v3a bpg fra final fmmp 20131213ok...final report, volume 3a “best practice guidelines for flood...

158

Upload: others

Post on 01-Oct-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 2: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 3: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

Str

B

Flood

ructurain 

Best Flo

Mekon

d Managem

al Meathe Lo

Practood R

ng River

ment and 

asures ower M

tice GRisk A

Volum

May 2

r Comm

Mitigatio

and FMekon

GuideAsses

me 3A 

2010

ission 

n Program

lood Png Basi

elinessmen

mme 

Proofinin 

s for nt 

ng 

Page 4: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

Published in Phnom Penh, Cambodia in September 2013 by the Mekong River Commission, Office of the Secretariat in Phnom Penh         Citation:  Royal Haskoning, Deltares, UNESCO‐IHE, The Flood Management and Mitigation Programme, ‘Component 2: Structural Measures and Flood Proofing in the Lower Mekong Basin’, May 2010, Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp.     Opinions and interpretations expressed are those of the authors and may not necessarily reflect the views of the MRC Member Countries       Editors: Ms. Tiffany Hacker, Dr. David Lampert, Mr. David Smith   Editors have applied, to the extent possible, the MRC standard for names of rivers, villages, districts and provinces. However some names in maps, figures and tables could not be timely adjusted as a result of the picture‐format used by the authors.         © Mekong River Commission Office of the Secretariat in Phnom Penh (OSP) 576, National Road #2, Chak Angre Krom, P.O. Box 623, Phnom Penh, Cambodia Tel. (855‐23) 425 353. Fax (855‐23) 425 363 Office of the Secretariat in Vientiane (OSV) Office of the Chief Executive Officer 184 Fa Ngoum Road, P.O. Box 6101, Vientiane, Lao PDR Tel (856‐21) 263 263. Fax (856‐21) 263 264 Website: www.mrcmekong.org  Email: [email protected] 

Page 5: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ i ‐  May 2010 

TABLE OF CONTENTS  

1  INTRODUCTION .................................................................................................................... 3 1.1  Guide  to  the  reporting  structure  of  the  Flood Management  and Mitigation 

Programme ‐ Component 2, Structural Measures and Flood Proofing .......................... 3 1.2  Best Practice Guidelines for Integrated Flood Risk Management .................................. 4 1.3  Concepts of Flood Risk Assessment in the Best Practice Guidelines .............................. 4 

1.3.1  Flood risk and flood risk management .......................................................... 4 1.3.2  Flood risk assessment .................................................................................... 5 

1.4  Basis of the Flood Risk Assessment Guidelines .............................................................. 7 1.5  Use of the Flood Risk Assessment Guidelines ................................................................ 7 1.6  The Best Practice Guidelines and project phases/stages ............................................... 8 

2  FLOOD HAZARD ASSESSMENT ............................................................................................ 11 2.1  Introduction .................................................................................................................. 11 2.2  Classification of type of flood ....................................................................................... 11 2.3  Tributary flood hazard assessment .............................................................................. 15 

2.3.1  General ........................................................................................................ 15 2.3.2  Flood hazard derived from rainfall extremes .............................................. 15 2.3.3  Example of flood hazard derived from rainfall extremes ............................ 18 2.3.4  Flood hazard determined from observed flows .......................................... 23 2.3.5  Flood hazard derived from regional flood statistics .................................... 26 

2.4  Mainstream flood hazard assessment.......................................................................... 28 2.4.1  General ........................................................................................................ 28 2.4.2  Data collection ............................................................................................. 28 2.4.3  Database development and conduct of field visits ..................................... 30 2.4.4  Data validation and processing ................................................................... 31 2.4.5  Hydrological hazard assessment in terms of flood peak water levels 

and flood volumes ....................................................................................... 31 2.4.6  Flood hazard assessment ............................................................................. 32 2.4.7  Example: Mekong near Nakhon Phanom (Thailand) ................................... 33 

2.5  Combined flood hazard assessment ............................................................................. 37 2.5.1  General ........................................................................................................ 37 2.5.2  Data collection ............................................................................................. 38 2.5.3  Database development and conduct of field visits ..................................... 39 2.5.4  Data validation and processing ................................................................... 39 2.5.5  Hydrological hazard assessment ................................................................. 39 2.5.6  Flood hazard assessment using a hydraulic model ..................................... 41 2.5.7  Example: combined floods in the lower Xe Bang Fai River Focal Area 

(Lao PDR) ..................................................................................................... 42 2.6  Flood Hazard Assessment in the Mekong Delta ........................................................... 51 

2.6.1  General ........................................................................................................ 51 2.6.2  Data collection and conduct of field visits ................................................... 51 2.6.3  Database development ............................................................................... 53 2.6.4  Hydrodynamic model development ............................................................ 54 2.6.5  Flood hazard assessment ............................................................................. 58 

2.7  Flood hazard mapping .................................................................................................. 58 2.7.1  General ........................................................................................................ 58 2.7.2  Transfer of modelling results (A) ................................................................. 59 2.7.3  Creation of spatial data (B) .......................................................................... 60 2.7.4  Creation of flooding maps (C) ...................................................................... 62 2.7.5  Data sources ................................................................................................ 64 

Page 6: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ ii ‐  May 2010 

3  FLOOD DAMAGE ASSESSMENT ........................................................................................... 69 3.1  Introduction ................................................................................................................. 69 3.2  Classification of flood damages and benefits ............................................................... 69 

3.2.1  Flood damages ............................................................................................ 69 3.2.2  Flood benefits .............................................................................................. 71 

3.3  General approach to economic damage assessment ................................................... 72 3.3.1  Scope of the analysis and level of detail ..................................................... 72 3.3.2  Direct damage assessment .......................................................................... 73 3.3.3  Damage functions ........................................................................................ 74 3.3.4  Relative and absolute damage assessments ............................................... 76 3.3.5  Assessment of indirect damages ................................................................. 77 

3.4  Damage models ............................................................................................................ 78 3.5  Economic and financial issues in damage assessment ................................................. 79 

3.5.1  Financial vs. economic valuation ................................................................. 79 3.5.2  Estimating values of assets .......................................................................... 79 3.5.3  Time value of money ................................................................................... 80 

3.6  Loss of life and health effects ....................................................................................... 80 3.6.1  Introduction ................................................................................................. 80 3.6.2  Loss of life .................................................................................................... 81 3.6.3  Health effects and social and environmental impacts ................................ 81 

3.7  Presentation of damage assessments results .............................................................. 82 3.8  Data collection.............................................................................................................. 83 3.9  Flood damage assessment in the Mekong River Basin ................................................ 86 

3.9.1  Scope and selected areas ............................................................................ 86 3.9.2  Approach and methodology ........................................................................ 86 3.9.3  Damage categories ...................................................................................... 87 3.9.4  Data collection and surveys ......................................................................... 87 3.9.5  Derivation of damage functions .................................................................. 92 3.9.6  Creation of damage maps ........................................................................... 95 3.9.7  Results of damage assessments .................................................................. 96 

4  FLOOD RISK ASSESSMENT ................................................................................................ 103 4.1  Introduction ............................................................................................................... 103 4.2  General approach ....................................................................................................... 103 4.3  Presentation of the results of risk assessments ......................................................... 104 

4.3.1  Economic risk ............................................................................................. 104 4.3.2  Risk to life .................................................................................................. 106 

4.4  Risk reduction measures and risk evaluation ............................................................. 107 4.4.1  Effects of anti‐flooding and flood preparation measures on risk .............. 107 4.4.2  Basics of cost‐benefit analysis ................................................................... 108 4.4.3  Economic optimisation .............................................................................. 110 4.4.4  Risk valuation for loss of life ...................................................................... 111 4.4.5  Risk matrix ................................................................................................. 111 

4.5  Risk assessment for the LMB ...................................................................................... 112 4.5.1  Introduction and approach........................................................................ 112 4.5.2  Results of risk assessment ......................................................................... 113 

5  REFERENCES ..................................................................................................................... 117 

   

Page 7: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ iii ‐  May 2010 

APPENDICES  Appendix 1  Approach to Flood Damage and Risk Assessment in Europe 

Appendix 2  Approaches for the Assessment of Structural Damage to Buildings 

Appendix 3  Fundamental issues in Economic Valuation 

Appendix 4  Analysis of Human Instability in Flood Flows 

Appendix 5  The Best Practice Guidelines and Project Phases/Stages 

Appendix 6  Flow Chart to Create Flood Maps with a GIS 

  

LIST OF FIGURES  Figure 1‐1  General scheme for flood risk management. ................................................................. 5 Figure 1‐2  General scheme for flood risk assessment. .................................................................... 6 Figure 1‐3  Scheme for flood risk assessment used in the FMMP‐C2. ............................................. 6 Figure 2‐1  The sub‐basins or sub‐areas in the Lower Mekong River Basin. Letters refer to 

the countries in which these sub‐basins are found (M= Myanmar, T = Thailand, 

L = Lao PDR, V = Viet Nam, C = Cambodia). .................................................................. 12 Figure 2‐2  Overview of flood types in the Mekong River. ............................................................. 13 Figure 2‐3  EV1 and GEV‐fit to annual maximum daily rainfall at Pleiku for the years 1927‐

2006. ............................................................................................................................. 19 Figure 2‐4  Depth‐duration‐frequency curves for Pleiku. ............................................................... 20 Figure 2‐5  A 2‐hour‐design rainstorm diagram for the Upper Se San River derived from 

measures used for Pleiku. ............................................................................................ 21 Figure 2‐6  Principles of the Clark Unit Hydrograph method, shown in various diagrams 

that are related to each other. ..................................................................................... 22 Figure 2‐7  Hypothetical scatter plot of data points and fitted regression line showing the 

relationship between flood volumes and flood peak water levels. The red 

arrow in the Figure shows the deviation from the regression line for a single 

observation. .................................................................................................................. 25 Figure 2‐8  TCEV‐distribution of the ratio of the T‐year return period event to the mean 

annual flood for the pooled regional sample (Upper part of LMB, from 

Adamson, 2007). .......................................................................................................... 27 Figure 2‐9  Fit of the GEV function to annual maximum daily discharge of the Mekong 

River at Nakhon Phanom. ............................................................................................. 33 Figure 2‐10  Peak water level discharge‐Flood volume relation at Nakhon Phanom. ..................... 34 Figure 2‐11  Defined 2D grid of discharges (with return periods 2, 5, 10, 25, 50 and 100 

years) and volumes (based on the regression line and lines of deviation from 

the regression line). ...................................................................................................... 35 Figure 2‐12  Observed combinations of peak discharge and flow volume (red dots) and 

selected 2D grid (blue dots). The green lines show the observed combinations 

that most closely reflect the grid combinations. .......................................................... 35 Figure 2‐13  Example of scaling of an observed hydrograph to make it suitable for serving 

as one of the grid points in Figure 2‐12. ....................................................................... 36 Figure 2‐14  Derived frequency curve for maximum annual water levels at a location in the 

Mekong River floodplain just downstream of Nakhon Phanom. ................................. 37 Figure 2‐15  Development of the flood simulation matrix for combined floods. ............................. 41 Figure 2‐16  Hydrological map of Lower Xe Bang Fai River basin. .................................................... 42 Figure 2‐17  Impression of the 3‐D grid for peak discharge and flood volume in the Mekong 

River (at Nakhon Phanom) and flood volume in the Xe Bang Fai River (at 

Mahaxai). The blue dots only show the ‘outer side’ of the grid; the full grid 

contains 90 such dots. .................................................................................................. 44 Figure 2‐18  Scaling of an observed hydrograph for the Xe Bang Fai River at Mahaxai. .................. 45 

Page 8: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ iv ‐  May 2010 

Figure 2‐19  GEV‐fit to marginal distributions of annual maximum discharge and flood 

volume at Mahaxai (Xe Bang Fai River). ....................................................................... 46 Figure 2‐20  Flood volume – peak discharge relation for Nakhon Phanom and flood 

volumes relation between Mahaxai and Nakhon Phanom, without and with Se‐

related lines. ................................................................................................................. 47 Figure 2‐21  Xe Bang Fai River hydraulic model with boundary conditions. .................................... 48 Figure 2‐22  Derived frequency curve for maximum annual water levels at a location in the 

floodplain of the Xe Bang Fai River. ............................................................................. 49 Figure 2‐23  Flood depth and extent map of the Lower Xe Bang Fai River, for a return 

period of T = 100 years. ................................................................................................ 50 Figure 2‐24  Hydraulic infrastructure of the Mekong Delta. ............................................................ 52 Figure 2‐25  The schematisation of the Mekong Delta using the hydrodynamic delta model 

(ISIS) involves a large number of hydraulic nodes downstream of Kratie, next 

to floodplain ‘reservoirs and river cross‐sections. ....................................................... 53 Figure 2‐26  Annual maximum water discharges at Stung Treng, 1910‐2006. ................................ 55 Figure 2‐27  Annual flood volumes at Stung Treng, period 1910‐2006. ........................................... 55 Figure 2‐28  Seasonal hydraulic inflow to the Tonle Sap Lake, estimated from 1910‐2006, 

with recorded data for 1997‐2004. .............................................................................. 56 Figure 2‐29  Average monthly flow regime of the Mekong River at Stung Treng and of the 

Tonle Sap Lake as percentage of the annual totals. ..................................................... 56 Figure 2‐30  Water level map, based on interpolation of ISIS nodes. .............................................. 58 Figure 2‐31  Water depth map, generated from a water level map subtracting the DTM 

(ground) levels. ............................................................................................................. 58 Figure 2‐32  Depiction of how water or flood depth is obtained by subtracting the ground 

level (DTM) from the water level (hydraulic simulation + GIS interpolation). ............. 59 Figure 2‐33  Example of ISIS data imported into Access, with node information and water 

levels for different scenarios, various return periods (probabilities), and 

different periods of the year. ....................................................................................... 60 Figure 2‐34  ISIS schematization. ISIS calculates with (among other data) reservoir nodes (+) 

and cross‐section nodes (dots). A spatial component of ISIS contains cross‐

sections (blue lines) and reservoirs (purple polygons). ................................................ 61 Figure 2‐35  Example of a raster, with the reservoir raster (angular areas) superimposed on 

the point‐based raster. ................................................................................................. 63 Figure 2‐36  Example of a flood depth map, here in the Mekong Delta for a flood with a 

return period of 25 years. ............................................................................................ 64 Figure 3‐1  General approach to damage estimation, with the relationship between land 

use and flood depths used to calculate damages. ....................................................... 73 Figure 3‐2  Example of a stage damage function for houses in the Netherlands (Kok et al., 

2005). Note that the curves for building damage and contents show these as 

percentages of the total damage. ................................................................................ 75 Figure 3‐3  Schema of structural flood damage analysis. ............................................................... 76 Figure 3‐4  Absolute and relative damage approaches. ................................................................. 77 Figure 3‐5  Example of a mortality function derived for large‐scale flooding in the 

Netherlands (Jonkman, 2007). ..................................................................................... 81 Figure 3‐6  Damage intensity per hectare of the flooding of South Holland province in the 

Netherlands. ................................................................................................................. 83 Figure 3‐7  The absolute and relative flood damage assessment approaches require 

different data sets. ....................................................................................................... 91 Figure 3‐8  District flood damage curves for three categories of damages in Koh Andet 

District in Cambodia. .................................................................................................... 93 Figure 3‐9  Example of a damage function for housing, relating housing damage (as % of 

the total value) to floodwater depths. ......................................................................... 94 Figure 3‐10  Relative flood damage curves for rice paddies, Cambodia. ......................................... 95 

Page 9: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ v ‐  May 2010 

Figure 3‐11:   Steps (simplified) to create maps based on absolute and relative damage – 

flood depth curves. ....................................................................................................... 97 Figure 3‐12  Example of a damage map based on relative damage curves, showing total 

damage to rice paddy fields in 3 districts and their communes in Cambodia. ............. 99 Figure 3‐13  Example of a damage map based on relative damage curves, showing damages 

to rice paddy fields per hectare in 3 districts in Cambodia and their communes. ..... 100 Figure 4‐1  Conceptual approach for determination of flood risk. ............................................... 104 Figure 4‐2  Relationship between return period and damage (left) and probability of 

flooding and damage (right). ...................................................................................... 105 Figure 4‐3  The area below the curve, the total risk or expected damage (for example, in 

USD/year), can be approximated by summing the areas of the rectangles, A, B, 

b, C, c, D, d, E and e. ................................................................................................... 106 Figure 4‐4  Example of an FN curve. ............................................................................................. 107 Figure 4‐5  Effects of measures on flood risk. .............................................................................. 108 Figure 4‐6  Principle of economic optimisation. ........................................................................... 110 Figure 4‐7  Societal risk of fatalities due to flooding and the limit line of acceptable harm. ....... 111 Figure 4‐8  Structure of a risk matrix. ........................................................................................... 112 Figure 4‐9  Approach for estimation of the risk. .......................................................................... 112 Figure 4‐10  Probability damage curve for three Cambodian districts. .......................................... 113 Figure 4‐11  Flood risks by district for selected areas in Cambodia and Viet Nam. ....................... 114    

LIST OF TABLES  Table 2‐1  Overview of flood types per sub‐area (sub‐basin) ....................................................... 14 Table 2‐2  Parameters of EV1 and GEV distributions fitted to annual maximum daily 

rainfall at Pleiku and rainfall values (mm) for selected return periods. ....................... 19 Table 2‐3  Short duration rainfall (mm) at Pleiku derived from daily rainfall extremes. .............. 20 Table 2‐4  Computation of design storm ordinates for 15 min intervals. ..................................... 21 Table 2‐5  Parameters of the GEV distribution fitted to annual maximum daily discharge 

of the Mekong River at Nakhon Phanom and discharges (m3/s) for selected 

return periods. .............................................................................................................. 34 Table 2‐6  Average monthly and annual flow (MCM) of the Xe Bang Fai River at Mahaxai 

and Mekong River at Nakhon Phanom. ........................................................................ 42 Table 2‐7  GEV‐parameters, flood peak discharges and flood volumes (June‐November) 

for distinct return periods in the Xe Bang Fai River at Mahaxai. .................................. 44 Table 2‐8  Overview of water level monitoring stations at coastal boundaries in Viet Nam. ....... 57 Table 3‐1  Classification of flood damages. ................................................................................... 69 Table 3‐2  Distribution of damage over damage categories for a flood scenario for South 

Holland province in the Netherlands (Jonkman et al., 2008). ...................................... 83 Table 3‐3  Overview of Flood Damage Data .................................................................................. 84 Table 3‐4  Observed rank share of damages in the focal areas .................................................... 87 Table 3‐5  Data sources used for mapping damages in the Cambodian Mekong Delta. .............. 90 Table 3‐6  Damage data for different return periods for Koh Andet District. Damage is 

shown in million USD. ................................................................................................... 96 Table 4‐1  Illustrative summary of damage and probability calculations for a range of 

flood scenarios. .......................................................................................................... 104 Table 4‐2  Results of risk calculations for the three focal areas in Cambodia. ............................ 113    

Page 10: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

 

d Management a

Flood Risk Asse

and Mitigation P

essment 

Programme Commponent 2: Struc

‐ vi ‐

ctural Measures and Flood Prooffing 

May 2010 

 

Page 11: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ vii ‐  May 2010 

ABBREVIATIONS AND ACRONYMS   ADCP  Acoustic Doppler Current Profiler (Acoustic Doppler Profiler); an 

instrument used to measure the velocity of water across an entire water column 

ArcGIS  ArcGIS is a complete software system for designing and managing solutions through the application of geographic knowledge 

ARF  Area Reduction Factor (hydrology) BCM  Billion Cubic Meters BDP  Basin Development Planning BPG  Best Practice Guidelines CBA  Cost Benefit Analysis d/s  Downstream DACA  Damage and Casualties Assessment project for the Lower Mekong 

Basin using the HIS‐SSM for assessing damages and casualties DEM  Digital Elevation Model (see also DTM), is a digital model or 3D 

representation of a terrain's surface created from terrain elevation data 

DSF  Decision Support Framework DTM  Digital Terrain Model (see also DEM) EC  European Commission EU  European Union EV1  Extreme Value type 1 distribution (hydrology) EXCIMAP  European Exchange Circle on Flood Mapping FEMA  Federal Emergency Management Agency of the USA FHA  Flood Hazard Assessment FMM  Flood Management and Mitigation FMMP‐C2  Flood Management and Mitigation Programme, Component 2 

(MRC) FN curve  Societal risk is usually defined as the relationship between the 

probability of a catastrophic incident, expressed as the average frequency with which it can be expected to occur, and its consequences. It is usually represented as an F‐N curve in which F is the annual frequency and N represents the number of casualties.  

FRA  Flood Risk Assessment FV  Future Value (economic analysis) GEV  Generalised Extreme Value distribution (hydrology) GIS  Geographic Information System HAZUS  Software model used for risk assessment analysis of potential losses 

from floods, hurricane winds and earthquakes (by FEMA) HH  Household(s) HIS‐SSM  Hydrological Information System: a damages and casualties 

assessment module HYMOS  An information system for water resources management IDW  Inverse Distance Weighting method: an interpolation method to 

obtain a continuous GIS‐raster on the basis of data points (nodes), assigning the most weight to nearby points by using their distance to the point to calculate(see also NN) 

IFRM  Integrated Flood Risk Management ISIS  Hydrodynamic simulator for modelling flows and levels of water in 

open channels and estuaries IUH  Instantaneous Unit Hydrograph (hydrology) 

Page 12: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ viii ‐  May 2010 

JICA  Japan International Cooperation Agency LMB  Lower Mekong (River) Basin LMD  Lower Mekong Delta LXQ  Long Xuyen Quadrangle (Viet Nam) MCM  Million Cubic Meters MRC(S)  Mekong River Commission (Secretariat) MRB  Mekong River Basin MSL  Mean sea level, the average (mean) height of the sea, with 

reference to a suitable reference surface NN  Natural Neighbours method: an interpolation method to obtain a 

continuous GIS‐raster on the basis of data points (nodes), assigning the greatest weight to nearby points by calculating overlapping areas in Voronoi/Thiessen polygons (see also IDW) 

NPV  Net Present Value (an economic term) PDR (Lao)  (Lao) People’s Democratic Republic  PoR  Plain of Reeds (Viet Nam) PV  Present Value (an economic term) RFMMP  Regional Flood Management and Mitigation Programme RID  Royal Department of Irrigation RR  Rainfall Ratio (hydrology) SBF  Xe Bang Fai River (Lao PDR) SCS‐CN  Soil Conservation Service (USA) Curve Number method (hydrology) SWAT  Hydrological model: river basin scale model quantifying the impact 

of land management practices in large, complex watersheds TCEV  Two Component Extreme Value (hydrology) u/s  upstream UH  Unit Hydrograph (hydrology) UK  United Kingdom UNESCO‐IHE  Institute for Water Education (IHE) of the United Nations 

Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO) USA  United States of America UTM  The Universal Transverse Mercator is the geographic coordinate 

system, which uses a 2‐dimensional Cartesian coordinate system to give locations on the surface of the Earth 

VRSAP  The “Vietnam River Systems and Plains” model is a hydro‐dynamic model to simulate mainly one‐dimensional hydrodynamic river flow or quasi two‐dimensional flow on floodplains 

WUP  Water Utilisation Programme WUP‐A  Water Utilisation Project Component A: Development of Basin 

Modelling Package and Knowledge Base     

Page 13: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ ix ‐  May 2010 

GLOSSARY   Attribute data  Also known as "count" data.

 Areal rainfall  Rainfall in a specific area expressed as an average depth of liquid 

water over the area; the average rainfall over the specific area calculated on timescales on a storm, seasonal, or annual basis.   

Backwater  The rise in surface elevation of flowing water upstream from and as a result of an obstruction to flow. The difference between the observed stage and that indicated by the stage‐discharge relation is reported as backwater.   

Best Practise Guidelines  Best Practice Guidelines are guidelines, describing methods or techniques that have consistently shown results superior to those achieved with other means, and that are used as a benchmark. Best Practice Guidelines are also interpreted guidelines describing processes of developing and following a standard way of doing things that dedicated organizations can use.   

Colmatage  The natural deposition of particles suspended in water on land areas, usually on river floodplains and deltas, coastal lowlands, and flooded meadows.  

Convective rainfall  Occurs when rain particles form in the active updraft of a cumulonimbus cloud, grow primarily by the collection of cloud droplets (i.e., by coalescence and/or riming) and fall out not far from their originating updraft. 

Damage curve   The functional relationship between inundation characteristics (depth, duration, flow velocity) and damage for a certain category of risk.  

Design rainstorm  A critical rainfall event that is used for assessing the flood hydrograph of a certain return period.  

Direct damage  All harm which relates to the immediate physical contact of floodwater to people, property and the environment. This includes, for example, damage to buildings, productive assets, loss of crops and livestock, loss of human life, immediate and immediately foreseeable and calculable health impacts to the population in the flooded area and ecological harm.  

Double mass test  A statistical test that is used to check the consistency of many kinds of hydrologic data by comparing date for a single station with that of a pattern composed of the data from several other stations in the area.  

Exposure  A measure of the people, assets and activities threatened by a flood hazard.  

Flashiness  Term reflects the frequency and rapidity of short term changes in streamflow, especially during runoff events. 

Page 14: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ x ‐  May 2010 

 Flood control  A structural intervention to reduce a flood hazard. 

 Flood damage  Damage to people, property and the environment caused by a 

flood. It includes direct as well as indirect damages.   

Flood damage map  Map of the predicted flood damage.  

Flood damage risk  (= Flood risk) 

The combination or mathematical product of the probability of the flood hazard and the possible damage that it may cause. This risk can also be expressed as the average annual possible damage or expected damage. If it is expressed in a financial measure, it is the expected net present value using economic valuations with different measurement assumptions.  

Flood hazard  A flood that may potentially result in damage. A hazard does not necessarily lead to damage.  

Flood hazard map  Map of the predicted or documented extent/depth/velocity of flooding with an indication of the flood probability.  

Flood proofing  A process for preventing or reducing flood damages to infrastructure, buildings and/or the contents of buildings located in flood hazard areas.  

Flood risk management  Comprehensive activity involving risk analysis, and both identification and implementation of risk mitigation measures.  

Flood risk management measures  

Actions that are taken to reduce the probability of flooding or the possible damages due to flooding or both.  

Flood risk map  Map of the predicted extent of different levels/classes of average annual possible damage due to flooding.  

Hydrograph  A time series of water levels at a fixed location. For floods, it shows the rise and fall of flood waters and the peak water level height of the flood.  

Hydrological hazard  A hydrological event (discharge) that may result in flooding.  

Hydraulic roughness  Is the measure of the amount of frictional resistance water experiences when passing over land and channel features.  

Hydrodynamic load  The pressures that result from water flowing against and around a rigid structural element or system. The pressures are functions of velocity, direction of flow relative to the object, object geometry, and object surface roughness characteristics.   

Hydrostatic load  The pressure at any water depth due to hydrostatic pressures.  

Hyetograph  A graphical representation of the distribution of rainfall over time.  

Indian 1954  A geodetic datum first defined in 1954 and used by MRC for the 

Page 15: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ xi ‐  May 2010 

Mekong River Basin.  

Indirect damage  All non‐direct damage which relates to the disruption of economic activity and services due to flooding including impacts on the non‐flooded areas.  

Integrated flood risk management 

The approach to flood risk management that focuses on the full chain of a meteorological hazard leading to flood damages and considers combinations of structural and non‐structural solutions to reduce that damage.  

Meteorological hazard  A meteorological event (storm) that may result in a hydrological hazard and, eventually, in flooding.  

Monte Carlo analysis  A computer sampling technique often used for simulating long term events based on statistical probabilities, testing a series of multiple random events by drawing random samples from a data set.   

Non‐staggered grid  A grid for which vector variables and scalar variables are stored at the same locations.   

Orographic effect  Occurs when an air mass approaches a mountain range and is rapidly forced upward, causing any moisture to cool and create precipitation in the form of rain or snow.  

Unit hydrograph (UH)  The hypothetical unit response of a watershed (in terms of runoff volume and timing) to a unit input of rainfall. It can be defined as the direct runoff hydrograph resulting from one unit (e.g., one cm or one inch) of effective (net) rainfall occurring uniformly over that watershed at a uniform rate over a unit period of time.   

Raster  Defines values for pixels occupying a particular rectangular area of the plane, not necessarily including (0, 0).  

Rating curve  A rating table or curve is a relationship between stage (water level) and discharge at a cross section of a river.  

Reach  Any length of a stream between any two points.  

Resilience  The ability of a human social system (at the level of community or society) to cope with the damaging effect of floods.  

Return period  Recurrence time, average time interval between subsequent events in which conditions are exceeded. When designing a structure, the return period is usually larger than the projected lifetime, because, for instance, if both would equal 50 years, the structure would have a 64% probability of failure during its lifetime. In statistical analysis an event with a return period of N years is likely, on average, to be exceeded only once every N years.  

Routing   A technique used to predict the changes in shape of water as it moves through a river channel or a reservoir.  

Page 16: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ xii ‐  May 2010 

Saint Venant equations  The shallow water equations in its unidimensional form are a set of hyperbolic partial differential equations that describe the flow below a pressure surface in a fluid (sometimes, but not necessarily, a free surface).  

Scour  Washing away of the bed/bank material under the action of current and wave.  

Serial and cross correlation 

The existence of serial correlation in a time series will affect the ability of the test to assess the site significance of a trend; and the presence of cross‐correlation among sites in a network will influence the ability of the test to evaluate the field significance of trends over the network.  

Spatial data  Data or information that identifies the geographic location of features and boundaries on Earth, such as natural or constructed features, oceans, and more. Spatial data is usually stored as coordinates and topology, and is data that can be mapped. Spatial data is often accessed, manipulated or analyzed through Geographic Information Systems.   

Spot height  The height of the highest point in a given area expressed in feet or meters above sea level, as marked on topographical charts. These are indicated by black dots with adjacent numerals.   

Susceptibility  The opposite of resilience: the inability of a human social system (at the level of community or society) to cope with the damaging effect of floods.  

(N‐year) synthetic series  Simulated long term event‐related data series.  

Vulnerability  The potential damage that flooding may cause to people, property and the environment.  

    

Page 17: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

REFEREN The Flood Msymbols in t A. Type oB. Projec The  goal ofapplications A)  Text/C

 i)  P

Fo

 ii)  T

iii)  EE

 iv)    A

MRin

  B)  Projec

coverssubdiv

 a)  P 

b)  F c)  P 

d)  D  e)  C 

 Any part of of the five s Sometimes  

anagement and 

ood Risk Assessm

NCE SYMB

Managementthe left marg

of text/content stages with

f  the  symbos or to try to 

Content Symb

roject backgrMMP‐projectr explanation

heory he theory be

xample xamples of th

pplications aMethodology River Basin (LMn one of the f

t Stage Symbs  only  the vided into five

reliminary/p

easibility stud

reliminary de

Detailed desig

Construction/

a guideline fstages is mar

more than o

Mitigation Prog

ment 

BOLS FOUN

 and Mitigatigins for quick 

nt; and in the five co

ls  is  to help find informat

bols: The repo

round/Reportt informationn of the repor

hind the pro

he proposed/

nd Guidelineand theory aMB), includinfive project st

bols: A projecsecond  phae stages: 

re‐feasibility 

dy and overa

esign stage 

gn and detaile

bid documen

falling outsideked with a w

one symbol m

gramme Compon

ND IN THE

ion Programmreference. T

onsecutive pr

readers  to  stion needed 

ort texts are 

rt informationn and backgrort structure o

posed/applie

/applied met

s adapted/applng guidelines.tages describ

ct usually conase:  Plannin

study stage

all planning st

ed planning s

nts stage 

e the scopehite cross: 

may apply to a

nent 2: Structur

‐ xiii ‐

E TEXT 

me Componehe symbols a

roject phases

scan  the  textfor work at s

categorised i

n ound, or content. 

ed methods a

hods and gui

ied to the Lo The guidelinbed below (B)

nsists of five png/Developm

tage 

stage 

a section. 

al Measures and

nt 2 (FMMP‐re of two typ

t  to  look  for pecific projec

nto four grou

nd guidelines

delines. 

wer Mekong es are applie. 

phases (see Sent/Design. 

d Flood Proofing

‐C2) guidelinepes. They ind

theory,  exact stages. 

ups, as follow

s. 

g ed 

Section 1.6). FThis  phase 

 

 

 

 

 

May 2010 

es contain icate: 

mples, or 

ws: 

 

 

 

 

FMMP‐C2 can  be 

Page 18: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 19: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

 

CHA 

  

APTEER 11 

INTROODUCTTION

Page 20: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 21: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 3 ‐  May 2010 

1 INTRODUCTION 

1.1 Guide to the reporting structure of the Flood Management and Mitigation Programme ‐ Component 2, Structural Measures and Flood Proofing 

The Mekong River Commission (MRC)  implemented Component 2 on Structural Measures and Flood  Proofing  of  the  Flood  Management  and  Mitigation  Programme  (FMMP)  between September 2007 and January 2010 under a consultancy services contract between the Mekong River Commission Secretariat (MRCS) and Royal Haskoning, working in association with Deltares and  UNESCO‐IHE.  The  work  comprised  three  periods,  an  Inception  period  and  two Implementation periods. During each period, the consultants delivered a series of outputs and discussed them with the MRC, the National Mekong Committees, and line agencies of the four MRC Member Countries. A portion of Component 2 ‐ on 'Roads and Floods' ‐ was implemented by  the  Delft  Cluster  under  a  separate  contract  with  the MRC.  Component  2  included  five Demonstration Projects which are presented separately.  The  consultancy  services  contract  for  Component  2  requests,  in  general  terms,  four  main products in addition to a Final Report. The reports produced as of the completion of Component 2 (FMMP‐C2) are structured as follows:  Volume 1  Final Report 

Volume 2  Characteristics of Flooding in the Lower Mekong Basin Volume 2A  Hydrological and Flood Hazards in the Lower Mekong Basin Volume 2B  Hydrological and Flood Hazards in Focal Areas Volume 2C  Flood Damages, Benefits and Flood Risk in Focal Areas Volume 2D  Strategic Directions for Integrated Flood Risk Management in Focal Areas 

Volume 3  Best Practice Guidelines for Integrated Flood Risk Management Volume 3A  Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment Volume 3B  Best Practice Guidelines  for  Integrated Flood Risk Management Planning and 

Impact Evaluation Volume 3C  Best Practice Guidelines for Structural Measures and Flood Proofing Volume 3D  Best  Practice  Guidelines  for  Integrated  Flood  Risk  Management  in  Basin 

Development Planning Volume 3E  Best Practice Guidelines for the Integrated Planning and Design of Economically 

Sound  and  Environmentally  Friendly  Roads  in  the  Mekong  Floodplains  of Cambodia and Viet Nam1 

 Volume 4  Project development and Implementation Plan  Volume 5  Capacity Building and Training Plan  Demonstration Projects Volume 6A  Flood Risk Assessment in the Nam Mae Kok Basin, Thailand Volume 6B  Integrated Flood Risk Management Plan for the Lower Xe Bang Fai Basin, Lao 

PDR Volume 6C  Integrated Flood Risk Management Plan for the West Bassac Area, Cambodia Volume 6D  Flood Protection Criteria for the Mekong Delta, Viet Nam Volume 6E  Flood Risk Management in the Border Zone between Cambodia and Viet Nam  This report is Volume 3A in the above series. 

1 Developed by the Delft Cluster 

Page 22: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

The  FMMsteps:  thPhase beReferencmonths abe  carriePhase.  S

 

1.2

The MRCManagemthe MRC 

Polic

Strat

Proje for flood Each Meguide or complem The  BPGintendedthe LMBcountry a The basisThe Bestguideline

 

1.3

1.3.1

In generamanagemconseque ‘"Flood  radverse activity a In this codanger, iin case o (Integratmanage managem 

d Management a

Flood Risk Asse

MP  Componehe  Inception egan  at  the ece with a Regafter project ed  out  in  a See for refere

Best Practi

C  Secretariatment under C and Membe

cy formulatio

tegy and plan

ect design an

 risk manage

ember Countrregulate the

ment the BPG

Gs  do  not  atd as a  recipe . Rather  the and project c

s of flood rist Practice Guies.  

Concepts o

Flood risk a

al, the word ment  it  denences. The de

risk" means consequenceassociated wi

ontext, the tei.e. the (probof an event. 

ted) Flood  risflood risks  inment consisti

and Mitigation P

essment 

ent  2,  StructPhase  and  Send of  Septegional Worksinitiation. Thperiod  of  6 ence Final Rep

ice Guideline

t  has  developFMMP‐C2  toer Country lin

n; 

nning for poli

nd evaluation

ement in the L

ry of the MRe planning, evs.  

tempt  to  sufor carrying BPGs provid

context. 

sk managemeidelines for fl

of Flood Risk

nd flood risk 

‘risk’ refers totes  the  coefinition ado

the  combinaes  for  humaith a flood eve

erms hazard aability of) flo

sk managemen a given riveing of four co

Programme Com

tural MeasurStages  1  andember 2007 shop  in Ho Ce original TOmonths,  leavport, Volume

es for Integr

ped Best  Prao provide pole agencies w

cy implemen

Lower Mekon

C already havaluation and

mmarise  or out planning

de an  inform

ent  in the LMood risk asse

k Assessmen

managemen

to the probaombination  opted by the E

tion  of  the  pn  health,  thent.’ 

and vulneraboding. Vulne

ent  is an apper system. Figomponents. 

mponent 2: Struc

‐ 4 ‐

res  and  Flood  2  of  the  Imand  concludChi Minh CityOR envisaged ving  12 mone 1. 

ated Flood R

actice Guidellicy‐makers, 

with a commo

ntation; 

ng Basin (LM

as  its own pod  implement

replace  thesg or project ation  resourc

MB  is proper essment (BPG

t in the Best

nt 

bility of  loss of  the  probaEuropean Com

probability  ofhe  environme

ility are oftenerability relate

proach  to  idegure 1‐1 pres

ctural Measures 

d  Proofing, mplementatioed  in accordy at  the end the Stage 1 I

nths  for  the 

Risk Manage

ines  (BPG)  fomanagers ann standard to

B). 

licy and set otation of floo

se  national  gdesign  for  floce/tool  that 

assessment oG for FRA) in 

t Practice Gu

or harm.  In ability  of  a mmission is t

f  a  flood  eveent,  cultural 

n used. Hazares to potentia

entify, analyssents a gene

and Flood Proof

was  developon  Phase.  Thdance with  thof  January 2mplementatiStage  2  Imp

ement 

or  Integratednd FMM profo apply in: 

of  legal framod risk manag

guidelines,  nood  risk mancan be adap

of the managthe LMB offe

uidelines  

the context oflood  with he following:

ent  and  of  thheritage  an

rd refers to thal adverse co

se, evaluate, ral scheme fo

fing 

May 2010 

ped  in  three he  Inception he Terms of 2008, only 4 ion Phase to lementation 

d  Flood Risk fessionals  in 

eworks that gement that 

nor  are  they nagement  in pted  to each 

geable risks. er one set of 

of flood risk its  adverse : 

he  potential nd  economic 

he source of onsequences 

control and or flood risk 

Page 23: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

Definiti

Quantitmeasur

Evaluat

Identifistructuinspect

 

Quafl

R

S

Figure 1‐1 

 This generacould  also minimisatiothe  approamaximise th The concepthe quantitstep.  Otherevaluation s 1.3.2 F

The  identifseveral stepcomponent 1) Flood S

terrain 2) Flood 

meteorhydrolovolume

3) Vulneraeconom

anagement and 

ood Risk Assessm

ion of the flo

tative  analysre, presented

tion (assessm

cation  of mral  measuretion or mainte

ntitative anaood risk ma

Risk Evalua

Risk reductiocontrol

System defiScope, haz

General sch

al scheme focbe  used  to

on of droughach  can  focuhe performan

pt of flood risative analysisr  guidelines/step (see Sec

lood risk asse

fication  and ps. Figure 1‐2ts: 

System definand water flohazard  analyrological  eveogical  hazardes). The resultability  and  dmic data and 

Mitigation Prog

ment 

od system, th

sis  of  probad graphically o

ment) of risks

easures  for es  as  well  aenance). 

alysis and pping

ation

on and

nition zards

heme for flood 

cuses on minio  assess  thet, maximisatus  on multipnce of the wa

k assessments of the level /reports  offection 1.2 for a

essment 

mapping  of  f2 presents a g

nition and coows).  ysis  of  the  onts  that mayd  characterists can be evedamage  assea vulnerabilit

gramme Compon

he hazards an

bilities  and or displayed 

acceptable o

risk  reductioas  managem

Structunon-str

meas

 risk manageme

imisation of fe  overall  hytion of waterle  objectivesater system.

t generally re of flood risk er  insight  intan overview o

flood  risks  regeneral schem

ollection of b

occurrence  oy  eventually stics  of  the entually displaessment  in  tty/damage m

nent 2: Structur

‐ 5 ‐

nd the scale a

adverse  conon a flood ris

or unacceptab

on  and  contrment  and  co

-

ral and ructural sures

ent. 

flood risks to ydrological  pr quality and s:  not  only  t

efers to the sin an area oro  possible mof other guide

equires  seveme for flood 

basic data  (e

of  flooding. lead  to  floorespective  wayed by meathe  areas  pr

model.  

al Measures and

and scope of 

nsequences  csk map. 

ble; and 

rol,  includingontrol  optio

 

an acceptabperformance ecological qto minimise 

econd step inr basin. This rmeasures  andelines). 

ral  types  infrisk assessm

.g., basic dat

This  step  incoding  combinwatershed  (pens of flood (hrone  to  flood

d Flood Proofing

the analysis. 

combined  in

g  structural ns  (e.g.,  mo

ble level. The of  the  syst

quality).  In suthe  risk,  bu

n this generareport focused  approache

formation  coent, consistin

ta on elevati

cludes  an  anned with  dateak  flood  dihazard) mapsding  based 

May 2010 

to  a  risk 

and  non‐onitoring, 

approach tem  (e.g. uch cases, ut  also  to 

l scheme; es on that es  for  the 

llected  in ng of four 

on of  the 

nalysis  of ta  on  the ischarges, s.  on  socio‐

Page 24: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 6 ‐  May 2010 

4) Risk  determination  and  flood  risk mapping  combining  the  results  of  the  flood  hazard analysis,  (the probability of a certain hazard) with  the  results of  the damage assessment. These  results can be displayed  in  risk maps, graphically, or numerically  in ways  that offer insight into the expected annual damage. 

 These steps are presented in separate sections in this report.  

 

Figure 1‐2  General scheme for flood risk assessment. 

 The FMMP‐C2 project uses a variation on  this scheme  that  is shown  in Figure 1‐3. The  figure indicates how meteorological information is combined with watershed and river information to determine hydrological and flood hazards. Damages can be determined by combining data for the possibility of floods with data on the vulnerability to damage of the affected area. When the return period data  for different  flood events are  included, the probability of a certain type of damage  ‐‐  i.e., the risk – can be determined. The figure also  indicates how crisis management can reduce the risk at the final stage.  

crisis management

precipitation peak discharges volumes

floods damage

meteorological hazard

hydrological hazard

watershed

river channel

flood hazard

damage risk

damagevulnerability

hazard risk

crisis management

precipitation peak discharges volumes

floods damage

meteorological hazard

hydrological hazard

watershed

river channel

flood hazard

damage risk

damagevulnerability

hazard risk

precipitation peak discharges volumes

floods damage

meteorological hazard

hydrological hazard

watershed

river channel

flood hazard

damage risk

damagevulnerability

hazard risk

 

Figure 1‐3  Scheme for flood risk assessment used in the FMMP‐C2. 

Flood hazard maps 

System definition and collection of basic data 

Flood damage maps 

Risk determination and flood risk mapping 

Vulnerability and damage assessment 

Flood hazard analysis 

Flood risk maps 

Page 25: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 7 ‐  May 2010 

1.4 Basis of the Flood Risk Assessment Guidelines 

The Best Practice Guidelines in the area of Flood Risk Assessment on the basis of:  1. a  review  of  other  guidelines  or  ‘best  practice’  documents  in  the  field  of  flood  risk 

assessments (see Appendix 1 of this BPG); 2. a review of existing guidelines in the LMB countries regarding damage assessments; and 3. experience in flood risk assessments in the LMB focal areas during Stage 1 of the FMMP‐C2.  During Stage 1 of  the FMMP‐C2, a  flood damage data collection and processing methodology was designed for the LMB focal areas that takes into account the availability of secondary data as well  as  time  and budget  constraints.  Survey  teams  collecting  secondary  and primary data offered feedback on the feasibility of the methodology along with consultants. Both concluded that the methodology was feasible and suitable for use in the MRC Member Countries and that the damage data collected could be used for estimating flood risks. (For details on the FMMP‐C2 damage data collection, see Annex 2 to the Stage 1 Evaluation Report.)  The details and results of these methodologies applied for the assessment of the flood hazards in the LMB  focal areas were presented  in Annex 1 of the Stage 1 Evaluation Report and were updated in Stage 2.  The  guidelines  for  flood  risk  assessment  have  been  tested  and  amended  during  Stage  2  of FMMP‐C2, especially through the demonstration projects. The methodology was also discussed in regional training courses.  

1.5 Use of the Flood Risk Assessment Guidelines 

Who should use the “Best Practice” guidelines and for what purpose?  The four target groups for these guidelines are:  1. Policy  makers  who  will  participate  in  the  development  of  the  flood  risk  management 

strategies at national and/or regional levels.  2. Regional  and/or  basin  planners  who  should  be  aware  of  the  impact  of  development 

scenarios  on  flood  risks  and  who  should  apply  flood  risk management  as  an  essential component  of  Integrated  Water  Resources  Management.  The  IFRM  BPG  for  Basin Development Planning (BDP) is also relevant to this category of planners. 

 3. Flood risk management related project designers, for structural or non‐structural projects. 

They  can use  these guidelines  to estimate  field  level  flood benefits and  costs  to  input  in project analysis as described  in the Best Practice Guidelines for  IFRM Planning and  Impact Assessment.  

 4. Participants in multilateral discussions on transboundary flood risk related impacts.  The BPG for FRA provides a set of methodologies for assessing:   1. flood hazards; 2. flood damages; and 3. flood risks.  

Page 26: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

These guThis  docdescribesand vulnEach sect 

Prin

Sele

Pro

Exa These  guassessmeand modsteps tha Precise escope  ofexample,floods  inprocessehazard a 

1.6

In order projects  1. Initi2. Plan3. Prod4. Mon5. Clos The  BesDevelopmare elabo 

d Management a

Flood Risk Asse

uidelines comcument  follos the processerability assetion is compr

nciples, conce

ected models

posed approa

mples of resu

uidelines  canent  in the LMdels in risk assat need to be

elaboration af  the  assessm, there are sen  the  floodplaes  such as  flonalysis.  

The Best P

to facilitate into phases s

iation nning/Develoduction/Implnitoring/Contsure 

st  Practice ment/Designorated in App

and Mitigation P

essment 

mbine  theoryws  the  genes of analysingessment. Sectrised of four s

epts and term

s (for defining

aches for the

ults from Stag

n be  adoptedMB. These gusessment, bue followed for

nd applicatioment,  availabeveral types oains  (see Secood duration

ractice Guid

managementsuch as the fo

opment/Desiglementation trol 

Guidelines  a. This phase,pendix 5 and 

Programme Com

 and practiceeral  scheme g flood hazartion 4 showssub‐sections.

minology; 

g and quantify

e LMB; and 

ge 1 of the M

d  as part of  aidelines do nut focus, inster a complete 

on of risk asseble  data  and of flooding inction 2.2). Eaor  flow  spe

elines and p

t of an enginollowing five 

gn 

are  almost   its stages anare presente

mponent 2: Struc

‐ 8 ‐

e with speciffor  flood  ri

rds. Section 3s how flood r. These prese

fying hazards,

Mekong FMM

a  consistent not fully presead on the prrisk assessme

essment dep  local  conditn the LMB: triach  type of  fed. These, a

project phase

neering projephases: 

exclusively nd the assoced briefly, abo

ctural Measures 

fic emphasis isk  mapping 

3 presents theisk can be deent: 

, consequenc

P‐C2. 

and uniformsent all of therinciples and ent.  

ends on mantions  (e.g.,  hbutary floodsflooding  is asmong other 

es/stages 

ect, project m

applicable ciated symboove, in the re

and Flood Proof

on  flooding (Figure  1‐2)e tools for floetermined an

ces or risks); 

m  approach  te details of toffer an ove

ny factors: obydrology,  lans, main streassociated witfactors, affe

managers nor

to  Phase  2ls used  in thport introduc

fing 

May 2010 

in  the LMB. ).  Section  2 ood damage nd displayed. 

to  flood  risk the methods erview of the 

bjectives and nd  use).  For m floods, or th particular ct  the  flood 

rmally divide 

2:  Planning/ e guidelines ction. 

Page 27: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

 

CHA 

  

 

APTEER 2FLO

OOD HAZARD ASSSESSMENT

 

Page 28: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 29: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

2 F

2.1 In

There  are hazards. Wavailable mmakers muquestions to 

What t

From w

What q

Which

What  This type ofguidelines iclassificatiobecause  thguidelines 

flooding tha

in the MRB Section 2.7  

2.2 C

A classificatincluding: 

Tributa

Main s

Combi

Floods

Floods The LMB  isoverview of The flood ty Tributary flfloods, causquickly.  Flaeffects of  fFurther  dowlevels are n MainstreamThe  hydrolmaximum w

anagement and 

ood Risk Assessm

LOOD HAZA

ntroduction 

a  variety  of Whether  or  nmeasures)  in st have a cleo start with a

types of flood

where does t

quantities of 

 factors influ

is the freque

f analysis is ren flood hazaon list for the he  different that  are  app

at are listed i

.  

describes flo

Classification

tion of floods

ary floods,  

stream floods

ined floods,  

s in Cambodia

s in the Meko

 divided  in sf the location

ypes are desc

loods occur ised by intensash  floods  arflash  floods, wnstream,  inot affected b

m  floods are ogical  hazarwater levels. 

Mitigation Prog

ment 

ARD ASSESS

measures  aot  these meplace.  In ordar understanare: 

ds occur? 

he water com

water are inv

ence water f

ncy of floodin

eferred to asrd assessmendifferent typtypes  requi

plicable  to  es

n Section 2.2

ood hazard m

n of type of f

s is used as a

s,  

an Floodplain

ong Delta. 

ub‐basins nun where diffe

cribed in deta

n the steep sse rainfall aftere  short  livedwhen accomn  the middleby backwater 

floods alongd  is  determFlood volum

gramme Compon

SMENT 

available  to easures  are  eder  to  choosnding of the p

me and to wh

volved? 

flows? 

ng? 

s “flood hazarnt for the Mepes of flood eire  differentstimating  flo

2 along with 

mapping, follo

flood 

applied by the

n, and 

umbered fromrent flood typ

ail as follows.

sloped upperer a long raind,  rise  and  fmpanied by  lae  sections  offrom the Me

g the Mekongined  by  the es are impor

nent 2: Structur

‐ 11 ‐

prevent  or  reffective  stroe  the  appropprocesses of f

here does it fl

rd assessmenekong River Bevents in the t  guidelines. ood  hazard  f

examples of 

wing the asse

e MRC in the

m 1 to 10 (sepes occur in t

r reaches of tny period andfall  rapidly  aandslides, aref  tributaries ekong, as in t

g caused by flood  peak 

rtant for mea

al Measures and

reduce  damaongly  dependpriate protecflooding invo

low? 

nt”. This chapBasin (MRB). SMRB. This claSections  2.or  each  of  t

their use for 

essment proc

 Lower Meko

ee Figure 2‐1the LMB.  

he basins. Thd forcing the cnd  have  highe equivalent the  flashineshe Nam Mae

high water  lewater  levelssuring flood 

d Flood Proofing

aging  effectsds  on  the  syctive measurolved. Some o

pter presentsSection 2.2 passification is.3  ‐  2.6  prethe  different

selected “foc

cedures. 

ong River Bas

). Figure 2‐2 

hey are genecatchment toh  flow  velocto dam breass  reduces, e Kok at Chian

evels on thes  responsibleduration. Ma

May 2010 

  of  flood ystem  (of es, policy of the key 

the basic presents a s relevant esent  the types  of 

cal areas” 

sin (LMB), 

offers an 

rally flash o respond ities.  The ak waves. but  flood ng Rai.  

Mekong. e  for  the ainstream 

Page 30: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 12 ‐  May 2010 

floods occur at a number of  locations along the Lower Mekong River all the way  from Chiang Saen to Kratie.    

 

Figure 2‐1  The sub‐basins or sub‐areas in the Lower Mekong River Basin. Letters refer to the countries in 

which these sub‐basins are found (M= Myanmar, T = Thailand, L = Lao PDR, V = Viet Nam, C = 

Cambodia). 

A Northern highlands 1 Northern Laos 2 Chiang Rai B Central plateau and highlands 3 Nong Khai / Songkhram 4 Central Laos 5 Mun / Chi C Southeast highlands 6 Soutthern Laos 7 SeSan / Sre Pok / Se Kong D Southern region 8 Kratie 9 Tonle Sap 10 Delta

1L

1V

2T

3L

3T

4L

5T 6L

6C

7L

7V

7C

8V

9C9T

10C

10V

Areas outside the Lower Mekong Basin but affected by Mekong floods

8C

Page 31: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

Figure 2‐2 

 Combined fdeterminedup the tribubackwater may continseveral low Floods  in thPenh and  inand out fro

anagement and 

ood Risk Assessm

Overview o

floods are flod by a combiutary  levels amay flow intue for weeks

wer reaches of

he Cambodianclude  floodm the Tonle 

Mitigation Prog

ment 

of flood types in

oods in the dnation of triband  impede do the tributas. In the shallof tributaries f

an floodplaining around tSap Lake.  

gramme Compon

n the Mekong R

downstream butary flow adrainage. Wharies. These fow areas aloface this type

n occur alonghe Tonle Sap

nent 2: Structur

‐ 13 ‐

River. 

sections of tand water levhen water  levfloods are nong the Mekoe of flooding. 

g the Mekongp Lake and th

al Measures and

ributaries, wvels in the Mvels  in the Mt short term ng River dow 

g downstreahe Tonle Sap

d Flood Proofing

here the flooekong River 

Mekong River like flash flo

wnstream of V

m of Kratie tp River that  f

May 2010 

 

od level is that back are high, 

oods; they Vientiane, 

to Phnom flows  into 

Page 32: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 14 ‐  May 2010 

Floods  in  the Mekong  Delta  occur  in  the Mekong  and  Bassac  Rivers  and  their  floodplains, including the areas of colmatage canals that divert and control the flow from and to the rivers. In  the Mekong Delta water  levels  rise slowly due  to storage  in  the Tonle Sap Lake and  in  the Mekong River floodplains. Flooding here  is recognised as essential for soil fertility, biodiversity and aquaculture. At the same time,  it hampers use of agricultural  land. The flood  levels  in the Mekong  Delta  downstream  are  essentially  the  result  of  upstream  and  lateral  inflow  and downstream water levels of the sea.   Table 2‐1 offers an overview of flood hazards of these different types of floods in the sub‐areas of the LMB.   

Table 2‐1  Overview of flood types per sub‐area (sub‐basin) 

Sub‐area  Type of flood  Issue Assessment of hydrological 

hazard Assessment of flood hazard 

SA1 Northern Laos 

Tributary   Mainstream Combined 

yes   yes no 

From rainfall statistics, discharge statistics or regional approach  Annual Flood Report ‐ 

Rainfall‐runoff + hydraulic model/satellite imagery  Hydraulic model/satellite imagery ‐ 

SA2 Northern Thailand 

Tributary   Mainstream Combined 

yes   yes yes 

From rainfall statistics, discharge statistics or regional approach  Annual Flood Report HYMOS/other databases 

Rainfall‐runoff + hydraulic model/satellite imagery  Hydraulic model/satellite imagery As above 

SA3 Nong Khai/ Songkhram 

Tributary   Mainstream Combined 

yes   yes yes 

For some basins via statistics rest via regional approach   Annual Flood Report HYMOS/other databases 

Models available for Nam Loei, Huai Mong and Nam Songkhram/ satellite imagery Hydraulic model/satellite imagery As above 

SA4 Central Laos 

Tributary   Mainstream Combined 

yes   yes yes 

From rainfall statistics, discharge statistics or regional approach  Annual Flood Report HYMOS/other databases 

Models available for Nam Ngum, Xe Bang Fai and Se Bang Hieng/ satellite imagery Hydraulic model/satellite imagery As above 

SA5 Mun‐Chi 

Tributary   Mainstream Combined 

yes   yes no 

For 12 via statistics, rest via RID data or regional approach  HYMOS/RID/other databases Annual Flood Report ‐ 

Hydraulic models/satellite imagery   Hydraulic model/satellite imagery ‐ 

SA6 Southern Laos 

Tributary   Mainstream Combined 

yes   yes yes 

From rainfall statistics, discharge statistics or regional approach  Annual Flood Report HYMOS/other databases 

Rainfall‐runoff + hydraulic model/satellite imagery  Hydraulic model/satellite imagery As above 

SA7 Se San/Sre Pok/Se Kong 

Tributary  Mainstream Combined 

yes  no yes 

From rainfall or discharge statistics or regional approach ‐ HYMOS/other databases 

Rainfall‐runoff + hydraulic model/satellite imagery ‐ Hydraulic model/satellite imagery 

SA8 Kratie  Tributary  Mainstream  Combined 

yes  yes  yes 

From rainfall statistics Annual Flood Report  No data 

Rainfall‐runoff + hydraulic model/satellite imagery Satellite imagery u/s Kratie + model d/s Kratie ‐ 

SA9 Tonle Sap  

Tributary  Mainstream Combined 

yes  yes yes 

MRC database HYMOS/other databases MRC database 

Rainfall‐runoff + hydraulic model/satellite imagery  Hydraulic delta model/satellite imagery As above 

SA10 Mekong Delta 

Tributary  Mekong Delta 

yes  yes 

HYMOS/other databases HYMOS/other databases 

rainfall‐runoff+ hydraulic model/satellite imagery Hydraulic delta model/satellite imagery 

Page 33: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 15 ‐  May 2010 

2.3 Tributary flood hazard assessment 

2.3.1 General 

Flood hazard assessment procedures rely on hydrological monitoring  infrastructure  in order to provide measurement data, yet such monitoring capacity on  the  tributaries of  the Mekong  is currently  limited. Only a  limited number of basins are equipped with  rainfall and water  level recorders.  In  most  locations  only  daily  rainfall  data  are  available.  The  water  level  gauging network and the monitoring  intervals are usually  inadequate to properly describe flash floods. Often, only daily water levels are measured and this is unsuitable for flash flood analysis. Flow discharge measurements  usually  cover  only  the  lower  stages  and  occasionally  include  flood data.  Dependent  on  data  availability  one  of  the  following  three  procedures  is  feasible  for estimating flood hazards: 

 1. Flood hazard derived from rainfall extremes. 

This method is recommended for small basins when little or no historic data is available on flows.  It  starts  with  the  specification  of  the  meteorological  hazard  is  terms  of  design rainstorms  of  desired  return  periods.  The  design  rainstorms  data  are  adjusted  to  net rainstorm data and plotted on design discharge hydrographs for the required location using appropriate unit hydrograph and hydrologic routing techniques to arrive at the hydrological hazard measure. Finally, the flood hazard is determined by transforming the peak level data of  the  discharge  hydrographs  into water  levels  by means  of  flow  simulation  techniques using a hydraulic model. 

2. Flood hazard derived from observed flows. When a homogeneous water discharge data series (of >15 years)  is available for a specific river reach, the hydrological hazard can be derived from a statistical analysis of annual flood peaks and  flood volumes. A hydraulic model of  river and  floodplain  can  then be used  to convert  the  hydrological  hazard  into  a  flood  hazard.  Data  from  representative  flood hydrographs, covering the full spectrum of flood peak and flood volumes, can be converted into water level data using this hydraulic model. Water level and flood volume data can be used  in  a Monte  Carlo  procedure  to  derive  the  frequency  of  different water  levels  as  a function of time and space. A Digital Elevation Model (DEM) can then be used to generate flood hazard maps.  

3. Flood hazard determined from regional flood statistics. The distribution of annual  flood peak  can also be obtained  from  regional  flood  statistics, when available, if the average annual flood peak is known. For streams without water level recorders and discharge measurement equipment, this value may be estimated from basin characteristics.   

2.3.2 Flood hazard derived from rainfall extremes  

The method  of  using  rainfall  extremes  for  the  assessment  of  the  flood  hazard  includes  the following steps: 

1. Collection of relevant information; 2. Development of a database and conduct of field visits; 3. Determination of the design rainstorms for different return periods; 4. Plotting of design rainstorm information on design hydrographs; and 5. Use of design hydrographs to determine design levels.  These steps are elaborated below. 

Page 34: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 16 ‐  May 2010 

Step 1  Collection of relevant information  

Data required for flood hazard assessment includes: 

1. Digital Elevation Model (DEM) of the area and topographical maps; 2. Soil maps, geological maps and land use maps (past and present); 3. Data on historical floods; 4. Layout  of  the  hydro‐meteorological  network  in  the  river  basin,  its  operation  and 

maintenance; 5. Time  series  data  on  rainfall,  climate,  and, when  available, water  levels,  stage‐discharge 

measurements, discharges and sediment of the river basin; 6. Hydraulic infrastructure specifications, dimensions and operation in times of flooding; 7. Survey data of the river (in cross‐sections) and floodplain (DEM) at the reach and upstream 

and  downstream  of  the  reach  under  investigation  and  of  relevant  hydraulic  parameters including river bed composition, vegetation, embankment elevation, etc.; 

8. Data on the morphological development of the river and its environs; and 9. Planned land use and infrastructural construction. 

Step 2  Database development and field visits 

The  collected  information  is next organized  in  a database  consisting of GIS‐related  and  time series data.  In  the database  it  is  important  to make a  clear distinction between original/raw data, data under validation, and fully validated data.   There are a number of procedures  for preparing data  for use  in models. For example,  rainfall data  in weekends  is often suspect since there may be no monitoring staff available. Thorough validation, correction and completion procedures should be applied to improve the reliability of the  data.  Since  the  flood  hazard  assessment  relies  heavily  on  quality  rainfall  data,  available records  have  to  be  thoroughly  reviewed  to  assure  their  quality.  Graphical  and  tabular comparisons  are  often  useful  in  preparing  the  data.  In  some  cases,  data  from  the  nearest neighbour (i.e., closest monitoring stations) can be used for cross checking purposes and to fill in missing data. A double mass  analysis  can  also be  used.  Standard  textbooks offer detailed explanations of these procedures.   In  this data  collection  and  validation process  one or more  field  visits  is  essential  to  validate collected  information  and  to  assess  its  quality.  Experts  should  visit  key  rainfall monitoring stations  to  review  their monitoring practices  and.  Interviewing  residents  and officials on  the extent of historic floods, land use patterns and construction. The field visits can also be used for collection of additional data or establishment of a (temporary) monitoring program to check on the validity of the data.  

Step 3  Determination of the design rainstorms for different return periods 

The determination of design storms involves the following steps: 

1. Assess  the  time  of  concentration  (Tc)  of  the  basin  up  to  the  location  for  flood  hazard assessment. Time concentration is defined as the travel time required for a drop of water to travel  from  the  uppermost  part  of  the  catchment  to  the  outlet.  Tc  is  a measure  that expresses the time delay between rainfall and flood runoff. 

2. Determine  the basin  rainfall  from point  rainfall data  for  the  smallest  available  interval  if applicable.  

3. Develop intensity (or depth)‐duration‐frequency curves for specific rainfall return periods of 2 to 100 years,  for durations of 5 minutes to 24 hours.  If no short  interval rainfall data  is available, short duration rainfall  intensities can be derived from daily rainfall data.  In such cases, Extreme Value Type 1 (EV1) or Generalized Extreme Value (GEV)‐distributions can be 

Page 35: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 17 ‐  May 2010 

fitted  to  the observed distribution of  annual maximum daily  rainfall,  and  the  rainfall  for selected return periods can be estimated. These values should be adjusted to 24 hr values by  applying  a  correction  factor  of  1.12.  Then  regionally  acceptable  values  for  the coefficients b and n in the following intensity duration relation are to be obtained: 

  ( )

n

aI

b D                 (2.1)   where:    I =  rainfall intensity (mm/hour)       D =  rainfall duration (hours)       a,b,n =  constants 

 Values for coefficients for Phnom Penh e.g. are b = 0.23 and n = 0.86 (Watkins et al., 1984).  

4. Apply the Rainfall Ratio Method to derive the rainfall for durations shorter than 24 hrs. The Rainfall Ratio method assumes that the constants  in equation  (2.1) apply  for all durations less  than 24 hours and all  return periods. Thus,  the  rainfall of duration D  for any  return period is derived from the 24 hour rainfall extreme via equation (2.1) as follows: 

 

24

24

n

D

D bRR

b D

              (2.2) where:    RRD =  rainfall ratio for conversion of 24 hr rainfall into D hr rainfall 

      D =  rainfall duration (hours)  5. In case of single point rainfall, the point rainfall data needs to be adjusted for the variability 

of rainfall over the area (spatial distribution). This can be done through the application of an Areal  Reduction  Factor  (ARF).  The  ARF  is  a  function  of  the  basin  area  (A)  and  rainfall duration (D) and can be derived through statistical processing of single point rainfall data. For example in the case of convective rainfall in Cambodia for durations less than or more than 8 hours and where A is measured in km2,, the ARF is given as follows: 

 

0.33 0.50

0.50

8 : 1 0.04

8 : 1 0.02

for D hrs ARF D A

for D hrs ARF A

      (2.3) 

 6. The  design  rainstorms  for  selected  return  periods  can  be  obtained  by  the  incremental 

intensity of the rainfall totals of the calculated durations up to the time of concentration: 

 

1, ,

11

:j jA D A D

j j jj j

R R mmI for D D

D D hr

      (2.4) where:    Ij =  jth incremental intensity (mm/hr) 

      RA,D =  areal rainfall of duration D   7. The incremental intensities can then be arranged around the highest intensity (peak value). 

The graphical  location of  the peak  is determined by  the storm advancement coefficient  r which is the ratio of the time to peak relative to the total duration of the design storm Tc. The advantage of  this procedure  is  that up  to Tc all design  intensities are  included  in  the design  storm.  Another  option  to  determine  the  design  rainstorms  is  by  using  triangular hyetographs,  where  the  occurrence  of  the  peak  value  is  determined  by  the  storm advancement  coefficient.  When  possible  the  arrangement  is  according  to  observed hyetographs in the region. The availability of short duration rainfall data is then a necessity. 

8. Repeating the above step for required return periods yields a set of hyetographs.  

Page 36: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

Step 4 

The conv1. Dete

ordin2. Deve

haza3. Conv

deve Rainfall ldeterminNumber requires extensive To develmethod. hydrograwith a  tithrough  When  thconvolutperiod  eabstractihydrograconditiondifferentthe locat The abovsome mocalculatioallow  spcalculatiorainfall‐rsegmentrouting m

Step 5 

By meanof  requibathymeroughnesinclude pcause fut 2.3.3

To demoRiver neaonly dailfollowing

d Management a

Flood Risk Asse

Using the de

version of desermination ofnates of the helopment  of ard assessmevoluting  the eloped under

osses are conne  rainfall  lomethod or Sinformation ely described

lop  a unit hyClark's meth

aph and  is bame base equa linear reser

he  unit  hydted  to  a  desequal  to  theions  that  caphs  under  dns  assumed t return periotions and to p

ve procedureodification,  tons should upatial  variations,  the  basunoff  transfot  is  then addemethods or w

Using design

ns of hydrauliired  return etric survey dss. The  calcuplanned protture water le

Example of 

onstrate howar Pleiku, Viey  rainfall serg parameters

and Mitigation P

essment 

sign storm to

sign rainstormf the net rainhyetograph; a  unit  hydrnt is undertanet  hyetog

r the previous

nsidered not osses  is  the  SSCS‐CN), appon soil  type

d in hydrologi

ydrograph ofhod requires eased on the cual  to  the corvoir.  

rograph  has ign  hydrograe  return  periause  the  ddrier  initial  cin  the  compod peak wateplot a frequen

e is applicablethis  proceduse a segmenton  in  the  ein  up  to  theormation  caned  to the arewith the hydra

n hydrograph

c model simuperiods.  Th

data on the rulations  shoutection worksvels to rise in

flood hazard

w  the  above et Nam can bries are avails have also be

Programme Com

o determine t

m into a designfall by estim

ograph  of  thken, and raph  to  the s activity.  

contributingSoil  Conservalied to wet as,  land use acal textbooks

f  the basin  itestimation ofconcentrationoncentration 

been  estabaph, which  ciod  of  the  ddifference  beconditions,  isputation.  By er  levels,  it  isncy distributi

e to relativelyre  can  also  bted approachexcess  rainfae  location  of n be  applied ea of  interesaulic model e

s to determin

ulation, the phe  hydraulic iver and floould  take  into s  for  investign areas furthe

d derived from

procedure wbe used as aable. For  theeen assumed

mponent 2: Struc

‐ 18 ‐

the design hy

gn hydrograpmating rainfal

he  basin  up 

  design  hyd

g to the floodation  Serviceantecedent soand conditions (e.g., Viessm

t  is  recommef three basin n time Tc, ontime Tc, and

blished,  the comprises  thdesign  rainstetween  extrs  valid  in  vierepeating  ths possible toon.  

y small catchmbe  applied  th. This will trall  and  runof  interest  canto  each  seg

st. This  routinextended to t

ne design lev

peak dischargmodel  is 

odplain, and taccount exis

gation of alteer upstream. 

m rainfall ext

works,  a hypon example. Fe developme: 

ctural Measures 

ydrograph 

ph involves thl  losses, to b

to  the  locat

rograph  usin

d hazard. Onee  Curve Numoil moisture n of  the  landman, 1989). 

ended  that uparameters n the routingd on a simula

net  design e  hydrologictorm.  This  mremities  of ew  of  the whis  process  fobtain data 

ments, rougho  larger  areaansform exceoff  charactern  be  dividedgment.  The hng can be dothe outlet of t

vels 

ges are transfschematised the estimatesting  flood pernatives,  sin 

remes  

othetical basFor  the calcunt of a desig

and Flood Proof

he following se distributed

ion  for whic

ng  the  unit 

e of the methmber methodconditions. Td. The SCS‐CN

use  is made ofor the derivag of a time‐aation of chan

rainstorm  dal  hazard wimethod  of  restorms  and

wet  antecedefor  design  rafor discharg

hly up to 1,00as.  For  largeess rainfall inristics.  In  mainto  segme

hydraulic outone by simplethe uppermo

formed into waccording 

d or calibrateprotection mence  these me

in on  the Upulations, we agn storm calc

fing 

May 2010 

steps: d among the 

ch  the  flood 

hydrograph 

hods used to d  (SCS‐Curve This method N method  is 

of  the Clark ation of unit rea diagram nnel storage 

data  can  be ith  a  return educing  the d  discharge nt moisture ainstorms  of ge values  for 

00 km2. With r  areas,  the nto runoff to aking  these nts  and  the tput of  each e hydrologic ost segment.  

water levels to  detailed ed hydraulic easures  and easures may 

pper  Se  San assume  that culation,  the 

Page 37: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 19 ‐  May 2010 

Basin area of 50 km2; 

Rainfall intensity parameters for disaggregation of daily rainfall (equation 2.1) b = 0.23 and n = 0.86 apply; 

Storm advancement coefficient r = 0.3;  

ARF for convective storms in tropical countries apply; and 

Rainfall conditions are similar  to  those at Pleiku with an orographic adjustment  factor of 1.25.  

 Daily rainfall series data for Pleiku (monitoring station 140703) are available for the years 1927‐2006,  though  with  some  gaps.  After  validation  and  homogeneity  tests,  EV1  and  GEV distributions have been  fitted  to  the annual maximum  rainfall of  the monitoring  station. The results are shown in Table 2‐2 and in Figure 2‐3.   

Table 2‐2  Parameters of EV1 and GEV distributions fitted to annual maximum daily rainfall at Pleiku and 

rainfall values (mm) for selected return periods. 

Parameters/ 

Return period (years) Pleiku 

  EV1  GEV 

α 

‐ 

30.12 

98.08 

0.0048 

30.26 

98.11 

10 

25 

50 

100 

500 

1000 

109 

143 

166 

194 

216 

237 

285 

306 

109 

143 

166 

194 

215 

236 

283 

304 

  

 

Figure 2‐3  EV1 and GEV‐fit to annual maximum daily rainfall at Pleiku for the years 1927‐2006. 

Annual maximum daily rainfall at Pleiku, 1927-2006

0

50

100

150

200

250

300

350

-2.00 -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Reduced EV1 variate

An

nu

al m

ax

imu

m r

ain

fall

(m

m)

Observations

EV1 distribution

GEV distribution

Page 38: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 20 ‐  May 2010 

The depth‐duration‐frequency curves have been derived for intervals of 5 min to 24 hrs starting from the daily rainfall extremes for return periods (T) of T = 2 to 100 years, using equation (2.2). The results are presented in Table 2‐3 and shown in Figure 2‐4.   The calculation for the T = 50 year design storm is shown in Table 2‐4. The result is presented in Figure 2‐5. It is derived from a re‐ordering of the derived incremental intensities. Here, a basic interval  of  15 minutes  has  been  assumed.  The  sensitivity  of  the  design  hydrograph  for  the choice  of  this  interval  should  be  tested,  once  the  basin  Unit  Hydrograph  is  derived.  This procedure  is  to be  repeated  for other  selected  return periods  that will be used  in  the  flood hazard assessment.   

Table 2‐3  Short duration rainfall (mm) at Pleiku derived from daily rainfall extremes. 

Duration  Rainfall ratio  Return Period in years 

   hrs  RR  2  5  10  25  50  100 

5 min  0.083  0.15  18  23  27  32  35  39 

10 min  0.167  0.24  29  38  44  52  58  63 

15 min  0.250  0.30  37  49  56  66  73  81 

30 min  0.500  0.42  52  68  79  92  102  112 

1 hr  1  0.54  66  87  101  117  131  144 

2 hr  2  0.65  79  104  121  141  157  172 

4 hr  4  0.75  91  120  139  162  181  198 

8 hr  8  0.84  103  135  157  183  204  224 

12 hr  12  0.90  110  144  167  196  218  239 

18 hr  18  0.96  117  153  178  208  232  254 

24 hr  24  1.00  122  160  186  217  242  265 

Day  Day    109  143  166  194  216  237 

  

 

Figure 2‐4  Depth‐duration‐frequency curves for Pleiku.

Depth-duration-frequency curves for Pleiku

0

50

100

150

200

250

300

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

Duration in hrs

Ra

infa

ll (

mm

)

T = 2 year

T = 5 year

T = 10 year

T = 25 year

T = 50 year

T = 100 year

Page 39: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 21 ‐  May 2010 

Table 2‐4  Computation of design storm ordinates for 15 min intervals. 

Time (hrs)  0.25  0.50  1.00  2.00 

Point Rainfall (mm)  73  102  131  157 

Correction for orography  92  128  164  196 

ARF  0.55  0.64  0.72  0.78 

Areal rainfall (mm)  51  82  117  152 

Incremental intensity (mm/hr)  202  127  70  35 

No of 15 min increments  1  1  2  4 

  

 

Figure 2‐5  A 2‐hour‐design rainstorm diagram for the Upper Se San River derived from measures used for 

Pleiku. 

In the development of the flood hazard, the next step is the transformation of the design storm into the design hydrograph. This  involves,  first, the assessment of the excess rainfall. For this, the Curve Number Method  is useful. Next, the Unit Hydrograph of the basin  is determined for which  the  Clark Method  can  be  used.  This method  is  based  on  the  routing  of  a  time‐area diagram  (with a  time base equal  to  the  time of  concentration Tc)  through a  linear  reservoir, simulating channel storage.  In  the diagram of  the hypothetical basin,  isochrones  representing points  of  equal  travel  time  to  the  segment  outlet  (downstream  basin  limit)  can  also  be constructed. (See Figure 2‐6.)   The time area diagram  fully represents the physical runoff characteristics  from  (mountainous) catchments.  This  diagram  can  be  thought  of  as  the  outflow  from  the  catchment  if  only translation and no deformation takes place of an instantaneous unit supply of rain. Flow paths, slopes and hydraulic roughness determine the speed of water outflow and these characteristics are easy to obtain  from a Digital Elevation Model  (DEM) or a topographic map.  In addition to the concentration time, plotting of the time area diagram requires estimating a water recession coefficient,  k,  for  routing. Note  that  the  output  from  the  reservoir  is  representative  for  the instantaneous unit hydrograph  (IUH).  In order  to develop  the Unit Hydrograph,  the  IUH data must be transformed  into a Unit Hydrograph (UH) of the required  interval by multiplying with 

2 hr-design rainstorm for Pleiku, T = 50 years

0

50

100

150

200

250

0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00

Duration (hrs)

Ra

infa

ll (m

m/h

r)

Page 40: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 22 ‐  May 2010 

observed  rainfall depths. The  two parameters, Tc and k, can also be obtained  from observed rainfall and discharge hydrographs.  

 

Figure 2‐6  Principles of the Clark Unit Hydrograph method, shown in various diagrams that are related to 

each other. 

 The  time of concentration  is equal  to  the  time  interval between cessation of  rainfall and  the time the hydrograph has receded to its inflection point. Note that this method is only applicable when drainage conditions and  infrastructure are constant and are not expected  to change.  If conditions  are  not  constant,  the  time  of  concentration  can  be  determined  from  physical features of the catchment segment such as length and slope. The recession coefficient, k, can be calculated from the surface runoff hydrograph by measuring the slope of the curve in the area where  it descends  (the  area of  flood water  recession).  The Unit Hydrograph  can be used  to generate the excess hyetograph and the data can then be used to calculate the design flood for the  selected  return  periods.  Using  these  results,  it  is  possible  to  generate  a  frequency distribution  of  the  floods  resulting  from  the  selected  rainfall  duration  (equal  to  the  time  of concentration).   It is to be verified whether storms of shorter or longer duration lead to higher peak discharges. The  height  of  the  peak  discharge  relative  to  storm  duration  is  dependent  on  the  intensity distribution in the rainstorm and the way the losses are distributed over the rainfall ordinates.  The  data  for  frequency  distribution  of  flood  peak  can  be  transformed  to  design  flood  levels through  calculations  using  measurements  of  backwater.  If  upstream  water  storages  are significant,  then  the  full  flood  hydrograph  should  take  the  entire  hydraulic  network  into account, using realistic initial values for the storage capacities.  

area

k

Tc

UH

(t)

IUH UH

time

Time-area diagram

Linearreservoir

1-hourUnit

Hydrograph

1

23

45

67

isochrones

segment

7 6 5 4 3 2 1

time

Page 41: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 23 ‐  May 2010 

2.3.4 Flood hazard determined from observed flows 

When a water discharge data series of sufficient length (≥ 15 years) is available, the hydrological hazard  can be determined by  statistical analysis of  these data, provided  that  the  time  series data are reliable and homogeneous. This procedure involves the following steps: 

1. Collection of relevant information; 2. Database development and field visits; 3. Assessment of  the hydrological hazard  in  terms of  flood peak water  levels and  flood 

volumes;  4. Conversion  of  selected  flood  hydrograph  data  to  flood  level  data  using  a  hydraulic 

model;  5. Flood hazard assessment by means of a Monte Carlo sampling procedure, interpolating 

between the simulated water levels based on samples from the flood peak water levels and volume distributions; and  

6. Preparation of flood maps by selection of flood levels, durations etc. of the same return period.  

Step 1  Collection of relevant information  

The required data for this type of flood hazard assessment does not differ much from the one above.  (See Step 1  in  the procedure described  in Section 2.3.2.) Here, emphasis  is on several factors in the hydrometric (water measurement) network layout and operations. These include sampling and measurement procedures, monitoring station and equipment maintenance, gauge ranges  and  re‐settings,  available water  level  data  series,  stage‐discharge  data  and  assumed discharge ratings with extrapolation procedures and discharge series data. 

Step 2  Database development and field visits  

(See also Step 2 in the procedure described in Section 2.3.2.)  Thorough validation, correction and completion procedures  (filling  in missing data)  should be applied  to  improve  the  reliability of  the water discharge data.  This  requires  inspection of  all hydrometric  monitoring  stations  relevant  to  assessment  of  the  hydrological  hazard  and validation of the data from key stations. Flood marks should be levelled and discussed with local residents. Sometimes there is lateral water inflow. In such cases, when rainfall data are used to determine the lateral inflow, the rainfall network should be inspected as part of the validation procedure. The hydraulic infrastructure and flood protection works should also be inspected on field visits, to ascertain their capacity and operations in times of floods and to determine their impact on the shape of the hydrograph curves as a result of water storage and/or backwater. Construction in the basin, which can affect the hydrograph (specifically the peak value), should be quantified.   Screening of historical water levels involves inspection of the historical patterns of hydrographs, comparison with hydrographs  at nearby monitoring  stations,  stage  relation  curve  analysis  to identify outliers and shifts in gauge locations, and comparison of hydrographs with hyetographs to  detect  anomalies  in  the  rainfall  –  runoff  process.  Special  attention  should  be  paid  to differences between instantaneous peak water levels and maximum daily average water levels. The  latter  information  is  generally  only  available  in  the  databases.  The  peak  values  of  the hydrographs should later be adjusted in case of differences between instantaneous peak water levels and maximum daily average water levels.   Stage  relation  curves describing  the  relation between water  levels and discharges at gauging stations may be applied to  fill  in gaps  in the data of a station  (with appropriate time shifts to account for flood wave celerity). With respect to the stage‐discharge data the stage data is first 

Page 42: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 24 ‐  May 2010 

compared  with  the  stage‐hydrograph.  The  computation  of  the  discharge  from  field  data  is checked and  its accuracy  is assessed. Possible backwater and unsteady  flow effects are  to be identified  by  means  of  a  first  order  backwater  calculation  and  assessment  of  the  Jones correction,  respectively.  The  establishment  of  the  discharge  ratings  is  to  be  inspected, with special emphasis on the extrapolation. The latter should be physically based taking into account flood protection works in and downstream of the river section.  The next step is to apply the discharge rating to the water level data series in order to compute the  discharge  data  series.  A  comparison  is made with  the  series  in  the  database. Discharge hydrographs  at  neighbouring  monitoring  stations  can  be  compared  graphically  and  the consistency of the data can be verified by means of water balances and double mass analysis. Similar comparisons with data at neighbouring monitoring stations can be used to validate peak values. Finally, peak values should be examined, graphically, statistically and using documents on  drainage  conditions  to  spot  possible  trends  indicating  problems  in  the  data  and  other anomalies. Data should be corrected to eliminate these trends and anomalies.   Special attention  should be paid  to  the variability of  the discharge  ratings at  locations where there  have  been morphological  changes  in  the  river  bed.  The  variation  in  water  levels  for particularly high discharges over the years should be calculated and then applied to assessing the additional uncertainty in water levels for the specific discharge rating used in the model.  

Step 3  Assessment of the hydrological hazard 

The features of the hydrograph which are of importance for flood hazard assessment include the peak value considering maximum water levels and the flood volume. The flood volume determines the duration of flooding. The following tasks are required in the assessment process:   1. For flood peak water levels: 

Creation of a homogeneous series of annual maximum flows of sufficient length; 

Application  of  extreme  value  analysis  to  the  annual maximum  flow  series  to  derive frequency distributions for the flow extremes; 

For  locations  upstream  of Vientiane  it  is  advised  using  comparisons  of  the  obtained distribution with the regional flood frequency curve described in Section 2.3.5.  

 2. For flood volumes: 

Selection of data from 20 to 25 of the largest recorded floods; 

Derivation  of  a  regression  line  that  shows  the  relationship  between  flood  peak discharge (Q) and flood volumes (V) as V = f(Q) and  its scatter (the deviation from the fitted  line),  or  “standard  error”,  (Se).  The  regression  line  gives  the  “average”  or “expected” value of the flood volume, for given values of the flood peak. The expected flood  volume  increases  in  relation  to  the  increasing  flood  peak.  Note  that  the relationship is not perfectly described by the fitted line. There is some scatter (volumes above and volumes below the expected values of the  fitted  line). Figure 2‐7 offers an example of such a regression line and the deviation from the line for a single point. The value, Se,  is the standard deviation of all points with respect to the regression  line.  It can be used (in step 3) to take the effect of the scatter into account; 

Derivation  of  representative  dimensionless  flood  hydrographs  from  the  selected hydrographs. The base of the hydrograph should be  long enough to represent the full duration of characteristic floods (from M days before until N days after the peak water level). For each flood assign the time of Qmax (the peak discharge of the flood) as the initial time (t) such that t=0. Then, determine for the range of times (t = ‐M, …, t=0, ..., t=N)  the  water  discharge  for  each  time  relative  to  Qmax  (=Q/Qmax).  Repeat  the procedure for all other selected peak discharges (for the different return period floods). 

Page 43: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 25 ‐  May 2010 

Then, apply a  frequency analysis on Q/Qmax  for each  time measurement  (t =  ‐M, …, t=0, ..., t=N). The result will be a distribution function of Q/Qmax for each time at which measurements  are  taken.  Thus,  for  any  give  probability,  p,  of  (non‐)exceedance  the value  of  Q/Qmax  will  be  known  for  all  time  at  which  measurements  are  taken. Connection of these values yields the (dimensionless) hydrograph for p. In this manner, for a variety of p‐values, hydrographs can be generated for use in the next step.  

3. For  creation  of  a  flood  peak  water  level‐flood  volume  matrix  for  use  in  hydraulic simulations: 

Selection of flood peaks of return period 2, 5, 10, 25, 50 and 100 years; 

Determination of a range of flood volumes for the selected flood peak values, based on the scatter plot data around the flood volume (V) ‐ flood peak discharge (Q) regression line  relationship, V  =  f(Q).  For  each  selected peak  value  (the different  return period floods), we can generate a very  low (R‐1.96 Se), a  low (R‐Se), medium (R), high (R+Se) and very high flood volumes (R+1.96 Se) – R being the mean of the flood volumes ‐ by scaling  of  the  representative  flood  hydrographs  to  the  flood  peak  value  of  selected return periods. This results in 30 (6 return periods x 5 flood volumes = 30) hydrographs; 

Adjustment of  flood hydrographs  for differences between daily average  flow maxima and instantaneous peak flows; 

Lateral water inflows, assumed to be relatively small, can be defined as a percentage of the selected flood hydrograph measurement. 

 

 

Figure 2‐7  Hypothetical scatter plot of data points and fitted regression line showing the relationship 

between flood volumes and flood peak water levels. The red arrow in the Figure shows the 

deviation from the regression line for a single observation. 

Step 4  Conversion of flood hydrographs to flood levels using a hydraulic model 

There are a number of options of hydraulic models for use  in converting flood water data  into flood levels. An accurate hydraulic model is needed for the river and floodplain being analysed. The  model’s  boundaries  should  be  chosen  in  accordance  with  the  hydrometric  network equipment and the boundaries of the area of analysis.  It  is suggested using a one‐dimensional (1D)  –  two‐dimensional  (2D)  hydraulic model, where  rivers  are  represented  as  1D  and  the floodplain as 2D, both derived from a DEM. This approach has clear advantages over a quasi‐2D approach, which  is a 1D model with storage cells  for the  floodplain, where the need to make 

regression flood peak/flood volume

0

500

1000

1500

2000

2500

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

flood peak

floo

d vo

lum

e

deviation from regression line

regression line

Page 44: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 26 ‐  May 2010 

qualitative  assumptions  or  estimates  on  the  connection  between  the  river  and  floodplain introduces  subjectivity.  The  1D‐2D model  has  also  advantages  over  a  full  2D model,  since narrow rivers cannot be properly represented  in the 2D model. Any selected model should be calibrated  for  river  and  floodplain  conditions  representing  the  base  case.  Special  attention should also be given to the position of the river bed in comparison with possible river bed shifts due to natural or human induced morphological developments.  The  30  selected  hydrographs  are  subsequently  routed  in  the model  through  the  river  and floodplain system, and the water levels are computed as functions of time and space which are placed  in  a  database  for  use  in  a  Monte  Carlo  simulation  procedure  for  flood  hazard assessment. These simulations can be repeated to test the results of construction plans that are under consideration, after adjustment of the hydraulic model for the different scenarios. 

Step 5  Flood hazard assessment 

The probability of exceedance of a water level at any location can be determined using Monte Carlo simulations. Monte Carlo simulations of water level exceedance use a large number (N) of paired samples of the peak discharge and flow volume. In this procedure, the derived frequency distribution of peak water level discharges is used to sample the peak discharges. Subsequently the flood water volume can be derived from the peak discharge, taking the sum of:  1. the regression line to derive the “expected” volume, given the value of the peak water level 

discharge; and 2. a sample from the normal distribution with mean 0 and standard deviation Se (see step 2) 

to account for deviation from the expected volume.  Application of  this procedure ensures  that sampled volumes are correlated with  the sampled peak  discharges  to  reflect  the  relationship  in  the  raw  data.  For  each  sampled  pair  of water volumes and peak discharges,  the water  levels at  the areas under  study are derived  from 2‐dimensional interpolations of the grids of the 6 x 5 simulated hydrographs described above. The result is an N‐year synthetic series of water levels (h1, …, hN,) at each location. From this series the  T‐year  return  period  flood water  levels  can  be  easily  derived with  an  equation  such  as Gringorten’s formula:   

 

0.44

0.12i

i

rp

N

               (2.5)    where:  pi =  probability of exceedance of synthetic water levels of height hi for I,  

the particular area of interest under study;     N =  total number of Monte Carlo samples;  

(1 = highest, N = lowest), and     ri =  rank number of the maximum synthetic water levels hi        

Step 6  Preparation of flood maps 

The mapping of the hydraulic modelling results is described for mainstream flows in Section 2.7. For tributary floods the mapping principles are the same as those for mainstream flows, but the data interpolation is more critical because of the hilly terrain.   2.3.5 Flood hazard derived from regional flood statistics 

Adamson  (2007)  proposed  the  use  of  a  regional  approach  to  flood  hazard  assessment.  The method has been adapted  for use  in  the upper part of  the  LMB  for 16 drainage basins with 

Page 45: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 27 ‐  May 2010 

areas ranging from 200 to 6,000 km2 and for 1 basin of 19,700 km2. The technique is applicable provided the regional curve for the upper part of the LMB is valid for the particular basin. Its use involves the following steps: 

1. Creation  of  a  regional  sample  of  annual maximum  flood  peak  water  levels  by  pooling together  the  individual  annual maximum  values,  scaled  to  their  individual mean  annual flood  value.  Discordance  and  homogeneity  tests  should  be  applied  to  assure  regional homogeneity of data from the selected monitoring stations (see Hosking and Wallis, 1997). 

2. Fitting of an extreme value distribution to the scaled ranked annual extremes. For the LMB basins  considered  by  Adamson  (2007),  the  Two  Component  Extreme  Value  (TCEV) distribution  fits  the observed  frequency distribution of  these pooled values. The  regional curve  for  the  upper  part  of  the  LMB  is  shown  in  Figure  2‐8.  The  TCEV‐distribution was chosen  to  account  for  different  phenomena  creating  the water  discharge  extremes  (i.e. monsoon and typhoons). Typhoons create extremes far beyond the monsoon levels.  

3. Applying  the TCEV‐values  to un‐gauged sites. A method  is applied using  regional data  for the mean annual maximum floodwater discharge that describes the relationships between floodwater  discharge  and  one  or  more  climatic  and/or  basin  characteristic(s).  This relationship allows for floodwater discharge rates to be determined anywhere in the region if  those other characteristics are measured. For  the upper part of  the LMB,  the  following relationship between floodwater levels and drainage area was identified:  

  0.75 .aveQ A err               (2.6) 

  where:     Qave =  mean annual maximum floodwater discharge rate (m3/s)       A =  drainage surface area (km2) 

 The  regression  error  (dispersion of  the data  around  the  fitted  line)  is  considerable  (Se  is about 50% of Qave), suggesting that additional descriptive variables characterising the area are needed to fully describe the floodwater discharge rate. 

 

 

Figure 2‐8  TCEV‐distribution of the ratio of the T‐year return period event to the mean annual flood for the 

pooled regional sample (Upper part of LMB, from Adamson, 2007). 

 

Estimated TCEV distribution of the ratio (%) of the T-year event to the mean annual flood for pooled regional sample (n=530) (Source: Adamson (2007))

0

100

200

300

400

500

600

700

1 10 100 1000

Return Period (years)

Rati

o (

%)

of

T-y

ear

flo

od

to

mean

an

nu

al fl

oo

d Lower 95% CL

TCEV-values

Upper 95% CL

Page 46: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 28 ‐  May 2010 

In using the regional approach, the following remarks are made: 

In principle the method is very attractive and easy to use, provided that the base data can be  properly  validated  and  a  clear  relationship  can  be  established  between mean  annual floodwater discharges and meteorological and river basin characteristics.  

The data set used in Adamson (2007) has been taken from the MRC database. Inspection of the data reveals  inconsistencies  in the data  for  flow extremes across different monitoring stations.  

Using Adamson’s data set, Qave appears to correlate well with the mean annual floodwater flow. This, in turn should be directly related to annual rainfall which are generally available for un‐gauged streams in view of the better distribution of rain gauges. Furthermore, other data  can be used  in other equations  that predict maximum  floodwater discharge  rate or rainfall  (such  as  stream  length,  basin  slopes  and  land  use  data  from  available DEM),  to improve the estimate of Qave values.  

An adjustment is required for instantaneous peak values relative to daily average maximum values  in  the  above  approach.  In  the  case  of  flash  floods  a  considerable  adjustment  is expected as the flood may last only for a number of hours. 

2.4 Mainstream flood hazard assessment  

2.4.1 General  

The hydrological hazard along the Mekong River  is determined by the discharge peaks on the river  that  generate  the  maximum  water  levels  and  by  the  flood  volumes  determining  the duration  of  flooding.  Conversion  of  hydrological  hazard  data  into  flood  hazard data  requires using a hydraulic model of the river and floodplain to convert water flow data into water level data. Data  from  selected hydrographs  covering  the  full  spectrum of possible combinations of flood peaks and of flood volumes can be used in the model. Special attention should be paid to variations  of  the  river  bed  due  to  natural  or  human  induced morphological  changes, which affect  the water  level discharge  ratings along  the  river. The Monte Carlo  simulation sampling technique  can  be  used  to  derive  exceedance  probabilities  of  water  levels  and  floodwater damage.  The  simulation  generates  results  for  a  large  number  of  combinations  of  peak discharges,  flood  volumes  and  river  bed  conditions  and  this  data  can  be  used  to  estimate floodwater damage.   

The flood hazard assessment for mainstream floods includes the following steps: 

1. Data collection; 2. Database development and conduct of field visits; 3. Data validation and processing; 4. Hydrological hazard assessment in terms of flood peaks and flood volumes;  5. Flood  hazard  assessment  using  a  hydraulic  model  that  transforms  selected  flood 

hydrograph data to flood  level data and applies Monte Carlo sampling to determine flood levels and durations for distinct return periods;  

6. Preparation of flood maps through selection of flood levels, durations, and other features of the same return periods. (See Section 2.7). 

 The steps are elaborated in the following sub‐sections.  2.4.2 Data collection  

For  assessment  of  the  hazard  of mainstream  floods,  the  following  data  and  information  are required: 

Page 47: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 29 ‐  May 2010 

1. Identification of key hydrological monitoring stations (Qh‐stations) along the Mekong River in the area of study; 

2. Survey data of the Mekong River (full river bathymetry) and of the floodplain  in the study area  and  beyond  and  relevant  hydraulic  parameters  including  river  bed  material, vegetation, embankment elevation, etc.;  

3. Updated Digital Elevation Model (DEM) of the floodplain in the area under study; 4. Soil maps of the floodplain;  5. Land use maps of the floodplain, including past, present and expected future conditions; 6. Data  on  hydraulic  infrastructure  in  and  downstream  of  the  study  area,  including  its 

dimensions and operation in times of flood and planned future developments; 7. Historical flood maps (including flood levels, extent, depth and duration); 8. Layout,  operation  and  maintenance  information  for  the  hydro‐meteorological  network 

around  the  study  area  including  information  on  the  nearest  upstream  and  downstream monitoring  stations  along  the Mekong  River  and monitoring  stations  on  the  tributaries where relevant; 

9. Time  series  data  of  water  levels,  stage‐discharge measurements,  discharge  ratings  and discharges series of  the  relevant monitoring stations as well as series data of  rainfall and climatic variables in the region; 

10. Changes that have occurred  in runoff characteristics of basins upstream of the study area that  affect  the  homogeneity  of  the  historical  water  discharge  data  series  (including construction of reservoirs and land use changes). 

 Below, is a list of the agencies in the MRC Member Countries that are responsible for collecting and providing this data.   Cambodia  Ministry of Water Resources and Meteorology (MOWRAM) 

Department of Hydrology and River Works (DHRW), for water level, discharge and rainfall time series; 

Department  of Meteorology  (DOM),  for  rainfall,  climatic  data  (air  temperature,  relative humidity, wind direction, wind velocity, duration of sunshine, radiation) 

 Ministry of Public Works and Transport (MPWT) 

Department of Waterways River and Lakes for bathymetric data, hydrographic atlases; 

Department of Road and Transport  Ministry of Agriculture, Forestry and Fishery (MAFF) 

Department of Agronomy and Agricultural Land  Improvement for soil maps and  land Use maps) 

 Phnom Penh Municipality: 

Department of Public Works and Transport of Phnom Penh Municipality  for urban  flood protection, dykes/drainage in and around Phnom Penh 

 Ministry of Land Urban Planning Land Use and Construction (MUPLC) 

Department of Land Use Planning, Commune Land Use Planning (CLUP)  Lao PDR  Water Resources and Environment Administration (WREA) 

The  WREA  is  a  new  government  agency  that  combines  what  were  previously  the Department of Meteorology  and Hydrology  (DMH) of  the Ministry of Agriculture  and  the Waterways  Administration  Division  (WAD)  of  the Ministry  of  Communication,  Transport, 

Page 48: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 30 ‐  May 2010 

Post and Communication. WREA is responsible for collecting and providing all related water data  in  Lao  PDR  as  well  as  for  the  establishment  and  management  of  the  country’s hydrological and meteorological network. The Hydrographic Atlas data of the Mekong River mainstream has also been transferred to the WREA. 

 Thailand  Ministry of Agriculture and Cooperatives (MOAC) 

Royal Department of Irrigation (RID), for hydro‐meteorological data in most of the Mekong River  tributaries,  especially  the Nam Mae  Kok, Nam Mae  Ing, Nam  Chi  and Nam Mum Rivers. 

 Ministry of Natural Resources and Environment (MNRE) 

Department  of  Water  Resources  for  management  of  hydro‐meteorological  networks (previously under  the Department of Energy Development  and Promotion),  including  all the Thai Mekong River mainstream monitoring  stations. Climatic and water quality data collection  previously  supported  by  the  Mekong  Committee  were  also  collected  and provided by this department including bathymetric survey data and hydrographic atlases. 

 Ministry of Information and Communication Technology (MICT) 

Department of Meteorology  (TMD),  for meteorological data,  climatic data,  and weather forecasting. 

 Ministry of Interior (MOI) 

Department of Disaster Prevention and Mitigation, Department of,  Local Administration, Department of Public Works, for urban and rural planning and flood mapping. 

 Viet Nam  Ministry of Natural Resources and Environment (MoNRE) 

Department of Water Resources Management 

Hydro‐meteorological Services of Viet Nam, Southern Region Hydro‐meteorological Center for  hydrological,  meteorological,  water  quality,  and  salinity  data  collection  network management,  data  collection  and  dissemination,  and  flood,  salinity  and  weather forecasting data. 

Sub National  Institute  for Agricultural Planning and Production  (NIAPP)  for  flood maps  in the Mekong Delta and soil suitability maps. 

Southern  Institute  of Water  Resources  Research  (SIWRR),  for  hydraulic  works  (sluices, hydropower,  reservoirs,  sea,  dykes,  embankments),  river  training  works,  coastal  zone management (river morphology, strategies and work for river bank protection),  irrigation, drainage, soil  reclamation, water supply and drain  information. The SIWRR also operates and  maintains  meteorological  and  hydrological  data,  and  cross‐section  data  for  the Mekong Delta and Dong Nai River basin. 

 2.4.3 Database development and conduct of field visits  

The collected  information  is  to be organised  in a database consisting of GIS‐related and  time oriented data. In the database a clear distinction is to be made between original/raw data, data that is being validated, and fully validated data.  During the field visit the data on flood protection and hydraulic infrastructure in the study area should be checked, including maintenance and operation in times of flood. All key hydrometric monitoring  stations  should  be  visited  and monitoring  and  discharge measurement  practices 

Page 49: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 31 ‐  May 2010 

should be  reviewed. Gauge stations and gauge histories should be  inspected,  including gauge reach,  staff gauge  connections, bench marks, gauge  zero  controls  and  shifts, gauge damages and  repairs  as  well  as  records  from  comparisons  of  manual  and  automatic  gauges.  Flow measurement equipment calibration and  functioning should be  tested. Residents and officials should be interviewed on the extent of historic floods, flood protection developments and land use changes. Flood marks should be  levelled and discussed with  local residents.  In connection with  the  field  visit  and  where  required,  additional  data  can  be  collected  or  a  (temporary) monitoring program can be established and implemented.   2.4.4 Data validation and processing  

Thorough validation, correction and completion procedures  (filling  in missing data)  should be applied  to  improve  the  reliability  of  the water  discharge  data  (See  also  Section  2.3.2).  The process should include three components: 

Screening  of  historical  water  levels  involves  inspection  of  the  historical  patterns  of hydrographs,  comparison  of  hydrographs  at  nearby monitoring  stations,  stage  relation curve analysis to identify outliers and gauge shifts. Stage relation curves (with appropriate time shifts to account for flood wave celerity) may be applied to fill in gaps in the data.  

Stages  of  discharge  measurement  data  should  first  be  compared  with  the  stage hydrograph. The computation of the discharge from field data is checked and its accuracy is assessed. Possible backwater and unsteady flow effects are to be identified by means of a  first order backwater  calculation and assessment of  the  Jones  correction,  respectively. The establishment of the discharge ratings is to be inspected, with special emphasis on the extrapolation. The  latter should be physically based, taking  into account  flood protection works  in  and  downstream  of  the  section.  The  variability  of  the  discharge  ratings  at locations as a result of natural or human  induced morphological changes  in the river bed can be assessed, by determining  the  variation of  the water  level  for distinct high water discharges through the years. Particularly, this change is assessed for the natural bank full floodwater discharge.  

The next  step  is  to apply  the discharge  rating  to  the water  level data  series  in order  to compute  the water  discharge  data  series. A  comparison  is made with  the  series  in  the database. Discharge  hydrographs  at  neighbouring monitoring  stations  can  be  compared graphically and the consistency of the data at each hydrograph can be checked by means of  water  balances  and  double  mass  analysis.  Comparisons  with  data  at  neighbouring monitoring stations can be used to validate peak water level measurements. Finally, peak values should be examined, graphically, statistically and using documents on drainage and storage  conditions  to  spot  possible  trends  indicating  problems  in  the  data  and  other anomalies. Data should be corrected to eliminate these trends and anomalies.  

 2.4.5 Hydrological hazard assessment in terms of flood peak water levels and flood volumes 

Hydrological hazard is determined by peak flow and flood volume and their interaction. A matrix of flood hydrographs can be generated covering the full spectrum of possible hydrographs with peak water level values for return periods of more than or equal to two years (T ≥ 2 years). The development of this matrix involves the following tasks:  1. Creation of homogeneous water discharge series data for the key measurement station at 

the upper boundary of the river reach under study; 2. Estimation  of  the  marginal  distributions  of  annual  flood  peak  water  levels  and  flood 

volumes  (between  June  1st  and  November  30th)  at  this  upper  boundary.  The  observed distributions  of  flood  peak  water  levels  and  flood  volumes  are  generally  represented effectively by a GEV distribution; 

Page 50: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 32 ‐  May 2010 

3. Development  of  a  regression  equation  that  describes  the  relationship  between  flood volumes (V) and flood peak water levels (Qp) V = f(Qp) and estimate its standard error SeV, in a process similar to step 3 in Section 2.3.4; 

4. Specification of  the matrix of  flood hydrographs  for distinct discharge peak water  levels, similar to step 3 in Section 2.3.4. 

 Changes  in the stage‐discharge rating due to river bed variations can be taken  into account by changing the hydraulic roughness used  in the hydraulic model commensurate with the change in  the water  level. For  this purpose, one  should  start by assessing  the annual  changes  in  the water  level  for  natural  bank  full  flow.  The  effect  of  roughness  can  be  determined  from comparisons of  applied discharge  ratings or plots of discharge data  series  versus water  level data  series,  (provided  that  shifts  in  gauge  zeros  have  been  eliminated).  The  differences  are given  relative  to  the  levels  from  the discharge  rating used  in  the  calibration of  the hydraulic model  (see Section 2.3.6) and are determined  for all key monitoring stations  in  the modelled river  reach. According  to Manning’s  equation  for  a wide  cross‐section,  if  the water depth  at bank full discharge changes from the original depth, h1, to a second depth, h2 ,with h2 = h1 + Δh, there is a simple equation for the hydraulic roughness, n, over the same cross sections. The new hydraulic roughness value is described by the relationship: 

 

5 / 3

22 1

1

hn n

h

                 (2.7) 

Note that the stage‐discharge relation at the downstream boundary has to be adjusted to avoid unwanted backwater effects.   2.4.6 Flood hazard assessment  

The hydrological hazard in terms of peak flow statistics can be converted into water level data by means of a hydraulic model of  the  concerned Mekong River  reach. An accurate hydraulic model is needed for the river and floodplain being analysed. The model’s boundaries should be chosen  in accordance with  the hydrometric network equipment and  the  limits of  the area of analysis.  It  is  strongly  advised  using  a  1D‐2D  hydraulic model,  where  the Mekong  River  is represented as 1D and the floodplain as 2D, both readily derived from a DEM. This approach has clear advantages over a quasi‐2D approach with storage cells, where qualitative  judgments on the connection between  river and  floodplain  introduce subjectivity. The chosen model should be calibrated  for  river and  floodplain conditions  representing  the base case. Special attention should also be given to the position of the river bed  (particularly  in case of possible river bed shifts due to natural or human induced morphological changes).  Data  from  the 30  selected hydrographs  can  then be  input using  the model  for  the particular river and floodplain system. The water levels that are computed as functions of time and space can  be  placed  in  a  database.  The  procedure  can  be  repeated  at  least  twice with  adjusted hydraulic  roughness  and  downstream  stage‐floodwater  discharge  relations  to  cover  the  full range of water level changes for bank full floodwater discharge. These results can be added to the database before using  a Monte Carlo  simulation procedure  for  flood hazard assessment. These  simulations  can  be  repeated  to  test  the  results  of  construction  plans  that  are  under consideration, after adjustment of the hydraulic model for the different scenarios.   The  final  step  is  the execution of a Monte Carlo  simulation as described  in  step 5 of Section 2.3.4.    

Page 51: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

2.4.7 E

Preparation

Figure  2‐9 discharges derive  the years (Tablevolumes frofitted regreregression l+Se, +1.96 SThen,  for evolumes  ca

relationshipfitted lines  For each ofvarious locaMonte  Cardischarge a(i.e. peak dhydrographhydrographselection pthen “scalethe associapeak dischato  decreasresembles t 

Figure 2‐9 

anagement and 

ood Risk Assessm

xample: Mek

ns for Monte

shows  the  Gof  the Mekofloodwater de 2‐5). Subseom June 1st uession equatiline is also deSe from the reach  selectedan  be  speci

p. Figure 2‐11from Figure 2

f the 30 grid ations for a rrlo  analysis. as  input serieischarge andhs,  observed hs that most rocedure  is dd” in such a wated grid poinarge was slige  the  flow the observed

Fit of the GE

Phanom. 

Mitigation Prog

ment 

kong near Na

e Carlo analys

GEV‐function ong  River  at discharges coequently, the until Novembon shown asepicted in Figegression lind peak dischafied  accordi

1 shows the 2‐10. (This re

points a modrange of hydrFor  these  s

es data. Thesflow volumehydrograph

closely resemdepicted by tway that its pnt. Figure 2‐htly altered, volume.  The hydrograph.

V function to a

gramme Compon

khon Phanom

sis 

  fitted  to  thNakhon  Pha

orrespondingrelation betw

ber 30th) can s the  full  linegure 2‐10 by te (with Se tharge‐flood voing  to  the 

resulting 30 epeats some o

del simulatioraulic conditisimulations, se  (synthetic)e) as the 30 ghs  can  be  semble the featthe green  linepeak discharg13  shows anbut the reme  resulting .  

nnual maximum

nent 2: Structur

‐ 33 ‐

m (Thailand)

he  series  of  oanom,  Thaila  to  return peween peak flbe derived fre  in Figure 2‐the 4 dotted e standard dolume  in Tabspread  in  t

(65) grid pof the proces

n with ISIS caions. The simISIS  requires) hydrographgrid points. Inelected  and tures of the ges  in Figure 2ge and flow vn example ofmainder of thehydrograph 

m daily discharg

al Measures and

observed  annd.  This  funeriods of 2, 5ows and floorom a regress10). The sprelines at distaneviation fromble 2‐5,  the 5he  flood  vo

oints  in comses as shown

an be run to mulations servs  30  hydrogs need to han order to obt(slightly)  ad

grid points sh2‐12). The obvolume are exsuch  scalinge hydrographis  a  realistic

ge of the Meko

d Flood Proofing

nual maximunction  can  be5, 10, 25, 50od volumes (tsion analysis ead around tnces of ‐1.96m the regress5 accompanyolume‐peak 

bination withn in Section 2

derive waterve as the basgraphs  of  daave the sametain realistic dapted.  The hould be selebserved hydrxactly equal g.  In  this exah was slightlyc  model  tha

 

ong River at Nak

May 2010 

um water e  used  to 0 and 100 total flow (with the this  fitted 6 Se, ‐Se, 0, sion line). ying  flood discharge 

h the five .3.3.) 

r levels at sis for the ily  water e  features synthetic observed cted. This rograph  is to that of ample  the y  lowered at  closely 

khon 

Page 52: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

Table 2‐5 

pa

return p

  

Figure 2‐1

d Management a

Flood Risk Asse

  Param

River at N

arameter 

α 

period (years)

10 

25 

50 

100 

0  Peak wat

and Mitigation P

essment 

meters of the G

Nakhon Phanom

)  discha

er level dischar

Programme Com

GEV distribution

m and discharge

value 

0.309 

4,685 

24,475 

arge (m3/s) 

26,098 

30,097 

32,070 

33,989 

35,090 

35,970 

rge‐Flood volum

mponent 2: Struc

‐ 34 ‐

n fitted to annu

es (m3/s) for se

me relation at N

ctural Measures 

ual maximum da

lected return p

Nakhon Phanom

and Flood Proof

aily discharge o

eriods. 

m. 

fing 

May 2010 

of the Mekong 

 

Page 53: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 35 ‐  May 2010 

 

Figure 2‐11  Defined 2D grid of discharges (with return periods 2, 5, 10, 25, 50 and 100 years) and volumes 

(based on the regression line and lines of deviation from the regression line). 

 

 

Figure 2‐12  Observed combinations of peak discharge and flow volume (red dots) and selected 2D grid (blue 

dots). The green lines show the observed combinations that most closely reflect the grid 

combinations. 

25 30 35 40 45140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

V=f1(Q)-1.96Se

V=f1(Q)-1.00Se

V=f1(Q)

V=f1(Q)+1.00Se

V=f1(Q)+1.96Se

peak discharge [1000m3/s]

volu

me

[BC

M]

station: Nhakon Phanom; selected grid

10 15 20 25 30 35 40100

150

200

250

300

350

peak discharge [1000m3/s]

volu

me

[BC

M]

station: Nhakon Phanom; selected grid and observed combinations

observed

grid

Page 54: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 36 ‐  May 2010 

 

Figure 2‐13  Example of scaling of an observed hydrograph to make it suitable for serving as one of the grid 

points in Figure 2‐12. 

 

Monte Carlo analysis and results 

For  this  example,  a  Monte  Carlo  analysis  was  executed  with  N=100,000  samples.  For  the resulting N water levels the probability of exceedance was estimated through application of the formula (2.5) presented in Section 2.3.4. For a floodplain just downstream of Nakhon Phanom, the  resulting  frequency  curve  for  the water  level  is presented  in Figure 2‐14.  It  starts with a basic level (measured in meters over Mean Sea Level (MSL) of just over 130 m+MSL. This is the output  of  the  ISIS‐model  if  the  floodplain  location  does  not  flood  during  the  year.  The probability that this happens is approximately 0.5 per year. Naturally, for increasing water levels the  probabilities  of  exceedance  are  lower.  The  once  every  100‐year  floodwater  level  is approximately equal  to 134.8 m+MSL  (where  the graph crosses  the  line of x = 10‐2 per year). Similarly,  the  once  every  100‐year  flood water  level  can  be  determined  for  other  locations. Based on the results for all  locations a spatial map can be produced using the GIS‐procedures, described in Section 2.7.  

14/05 03/06 23/06 13/07 02/08 22/08 11/09 01/10 21/10 10/11 30/110

5

10

15

20

25

30

date

disc

harg

e [1

000m

3 /s]

(scaled) hydrograph at station Nhakon Phanom; year: 1972observed peak: 25500 [m3/s]; scaled peak: 26098 [m3/s]observed volume: 172 [BCM]; scaled volume: 165 [BCM]

observed

scaled

Page 55: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

Figure 2‐14 

 

2.5 C

2.5.1 G

Combined fis determinRiver, backi The hydrolothe Mekongwater can bnear the rivcombinatiomodel shouan area witarea  of  themonitoring discharge re The  simuladerive  the usually inclhigh water floodwaters 

anagement and 

ood Risk Assessm

Derived freq

floodplain ju

Combined flo

General  

floods are floned by  the coing up into th

ogical hazardg River can bbe convertedver mouth usons  of  upstreuld encompah no backwate Mekong  Rstations.  Th

elation down

tion  results exceedance udes the folllevels  in  thes:  

Mitigation Prog

ment 

uency curve fo

ust downstream

ood hazard a

oods that occuombination ohe tributary a

 of tributary be simulated  into water leing this modeeam  floodwass the  full arter flows andiver  around he  model  apnstream.  

derived  fromprobabilitiesowing three e downstream

gramme Compon

or maximum an

m of Nakhon Ph

assessment

ur in the dowof  tributary wand impeding

runoff waterwith a hydraevels in riverel. The modeater  inflow  area  includingd extending tothis  conflue

pplies  discha

m  this models of water  leor four random part of  the

nent 2: Structur

‐ 37 ‐

nual water leve

anom. 

wnstream secwater  flow ag drainage.  

rs with high waulic model. r and floodplael uses data aand  downstr the tributaro the area whence  where  trge  hydrogra

l  can  be  useevels  and  flooom variablese  tributary  th

al Measures and

els at a location

tions of tribund  the water

water levels aThe  levels ofain in the bacacross the fulream  water y and  its  floohere the rivethere  shouldaph  data  up

d  in  a Montodwater dam, representinhat  is backed

d Flood Proofing

n in the Mekong

utaries. The fr  level  in  the

at the confluef river tributackwater affecl spectrum olevels.  The odplains starrs meet, as wd  be  key  hydpstream  and 

te  Carlo  procmages.  The png the main cd up with ma

May 2010 

 

g River 

lood level e Mekong 

ence with ary runoff cted zone f possible hydraulic rting  from well as the drometric a  stage‐

cedure  to procedure causes for ainstream 

Page 56: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 38 ‐  May 2010 

1. maximum water discharge volumes in the Mekong River at the confluence of the Mekong and a tributary; 

2. total volume of the floodwater in the Mekong at the confluence; 3. total volume of the tributary floodwaters; and 4. maximum water discharge volumes in the tributary.   Note that it may not always be necessary to explicitly take the tributary peak flow into account, particularly when floodplain inundations and associated damages are considered. In such cases the  tributary  flood volume,  rather  than  the peak  flow plays a more  important  role. Tributary peak  flow  is mainly a  concern  in  the design of  flood protection works along  the  tributary,  in which case tributary flood volumes are not the relevant concern. In practice, generally only one of the two is considered and rarely both.   Special attention should be paid to variations of the river bed as a result of natural or human induced morphological changes. These can affect  the conveyance of  the  rivers and hence  the resulting  stages.  The  river  conveyance may  be  an  additional  variable  that  is  needed  in  the Monte Carlo simulation procedure.   Finally, combining the water levels of equal probability and comparing the results with a DEM, flood maps of levels, depth and duration can be produced.   The flood hazard assessment for combined floods includes the following steps: 

1. Data collection; 2. Database development and conduct of field visits; 3. Data validation and processing; 4. Hydrological hazard assessment  in terms of flood peak water  levels and flood volumes on 

the Mekong River and the specific tributary.  5. Flood hazard assessment using a hydraulic model that transforms flood hydrograph data to 

flood  level data and  interpolates  from simulated water  levels by means of a Monte Carlo procedure to arrive at flood levels and durations for distinct return periods.  

6. Preparation of flood maps (see Section 2.7). 

The steps are elaborated in the following sub‐sections.  2.5.2 Data collection 

For  assessment  of  the  hazard  of  combined  floods,  the  following  data  and  information  are required: 

1. Identification  of  key  hydrological monitoring  stations  (Qh‐stations)  on  the Mekong  River tributary  extending  beyond  the  backwater  reach  of  the mainstream  and  the  along  the Mekong River in the area of study; 

2. Survey data of the tributary and Mekong River (full river bathymetry) and of floodplains in the study area and beyond, and data of relevant hydraulic parameters,  including river bed material, vegetation, embankment elevation, etc.;  

3. Updated Digital Elevation Model (DEM) of the floodplain in the area under study; 4. Soil maps of the floodplains;  5. Land use maps of the floodplain, including past, present and expected future land use; 6. Data  on  hydraulic  infrastructure  in  and  downstream  of  the  study  area,  including  its 

dimensions and operation in times of flood and planned future developments; 7. Historical flood maps (including flood levels, extent, depth and duration); 8. Layout,  operation  and  maintenance  information  for  the  hydro‐meteorological  network 

around the study area including information on the nearest upstream (and for the Mekong 

Page 57: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 39 ‐  May 2010 

River,  downstream) monitoring  stations  along  the  tributaries  and Mekong  River  where relevant; 

9. Time  series  data  of  water  levels,  stage‐discharge measurements,  discharge  ratings  and discharges series of  the  relevant monitoring stations as well as series data of  rainfall and climatic variables in the region, particularly in cases when lateral water inflow downstream of the key monitoring station on the tributary is substantial; 

10. Changes that have occurred  in runoff characteristics of basins upstream of the study area that  affect  the  homogeneity  of  the  historical  water  discharge  data  series  (including construction of reservoirs and land use changes). 

 2.5.3 Database development and conduct of field visits  

The  same  database  development  strategy  as  outlined  for mainstream  floods  (Section  2.3.3) applies  here.  The  same  holds  for  the  field  visits, with  the  following  addition. When  lateral floodwater inflow is substantial and can only be estimated from rainfall records, it is important to visit and inspect the rainfall/climatic monitoring stations in and around the contributing area. To  judge  the  suitability  of  a monitoring  station  for  use  in  rainfall‐runoff modelling,  the  visit should  include  inspections and  review of  the monitoring  station  layout, equipment exposure, operating practices and maintenance.  2.5.4 Data validation and processing  

Data validation and processing  should  follow  the  same  steps as presented  in Section 2.3.4.  If lateral  floodwater  inflow measurements  need  to  be  derived  using  rainfall‐runoff modelling (SWAT), rainfall and climatic data of the area of the  lateral  inflows needs to be validated and processed. This  involves that the historical series are  first screened graphically by comparison with  nearby monitoring  station  records.  Erroneous  date  entries  can  be  identified  by  tabular comparisons. Monitoring practices during weekends and holidays should be inspected and data should be adjusted where necessary. Next, the data should be compared with data collected by the nearest neighbouring monitoring stations and also subject to double mass tests. Series data should  be  adjusted  when  necessary  and  completed where  data  is missing,  using  estimates based  on  data  from  reliable  measurement  stations.  The  resulting  data  series  can  then  be converted to areal rainfall for sub‐basins used in the SWAT rainfall‐runoff model. The data series can  then  be  compared  with  the  series  used  earlier  for  the  modelling.  Where  there  are differences,  it may be necessary to recalibrate the SWAT model for the areas where  it  is to be applied. Note that in several areas, rainfall‐runoff modelling may not be needed to estimate the lateral floodwater inflow, such as in the Xe Bang Fai River example discussed in Section 2.4.7.  2.5.5 Hydrological hazard assessment  

The hydrological hazard  is  determined by peak  flow  and  floodwater  volume  on  the Mekong River. These can be used to estimate the floodwater levels at the confluence, and the tributary flood volumes and peak  flow on the tributary, as well as their  interrelation. A matrix of  flood hydrographs can be plotted to cover the full spectrum of possible hydrographs starting with the peak flow on the Mekong River for floods with return periods of T ≥ 2 years. The development of this matrix requires the following tasks:  1. Creation of homogeneous floodwater discharge series for the key monitoring stations at the 

upstream boundaries of the hydraulic model on the tributary and the Mekong River. 2. Estimation  of  the  marginal  distributions  of  annual  flood  peak  water  levels  and  flood 

volumes (between June 1st and November 30th) at these upper boundaries (on the Mekong River  and  tributary).  The  observed  distributions  of  flood  peak  water  levels  and  flood volumes are generally well represented by a GEV distribution.  

Page 58: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 40 ‐  May 2010 

3. Generation of the following regression equations between peak water level flows and flood volumes with their standard errors: 

Floodwater volume on the Mekong River (VM) as a function flood peak discharge on the Mekong River (QpM):          VM = f1(QpM); 

Floodwater  volume  on  the  tributary  (VT)  as  a  function  of  floodwater  volume  of  the Mekong River (VM):         VT=f2(VM); and 

Flood peak discharges on the tributary (QpT) as a function of floodwater volume on the tributary (VT):         QpT=f3(VT); 

  Note that these equations are not required when tributary peak  flows do not play an important role. If, on the other hand, the tributary flood volume is not critical, it may be replaced by the tributary flood peak; see Section 2.4.1; 

Plotting  of  the  regression  equations with  year‐numbers  (return  periods)  to  the  grid points and additions of lines, parallel to the regression line at distances of +/‐ 1x Se and +/‐1.96 x Se. 

4. Specification of  the matrix of  flood hydrographs  for distinct  flood peak discharge  values. This process requires: 

Selection  of  flood  peak  discharge  values  and  volumes  (65=30)  and  associated hydrographs for the Mekong River in the same manner as in Section 2.4.7;  

Determination of range of tributary flood volumes for each of 30 selected Mekong River flood  volumes  from  the  scatter plot about  the  regression  line  for  the  tributary  flood volume  –  Mekong  River  flood  volume  relationship,  generating,  using  the  standard errors:  for  each  selected Mekong  River  flood  volume  a  low  (R‐1.96  SeVT),  medium 

(designated as Rf2) and a high tributary flood volume (R+1.96 SeVT). This results into 65 x 3 = 90 combinations of Mekong River  flood peak,  flood volumes and tributary flood volumes (producing a 3D‐grid, as shown on the next page); and 

Derivation of 90 synthetic hydrographs, by scaling observed hydrographs  in  the same manner as in Section 2.4.7. 

 The steps in the development of the matrix up to a level of 3 variables are depicted graphically in Figure 2‐15.  As for mainstream floods, changes in the stage‐discharge ratings (mainstream and/or tributary) due  to  river bed variations  should be  taken  into account by  repeating  the model  simulations with different values for hydraulic roughness. The roughness change will be commensurate with the maximum observed changes in the water level for bank full discharge relative to the model values used for the calibration.  

Page 59: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 41 ‐  May 2010 

 

Figure 2‐15  Development of the flood simulation matrix for combined floods. 

 2.5.6 Flood hazard assessment using a hydraulic model  

The hydrological hazard in terms of statistics and relations between: 

flood peak flow and flood volume on the Mekong River, and 

flood volume and/or flood peak flow on the tributary is  transformed  into  water  levels  in  the  rivers  and  floodplains  in  a  hydraulic  model  of  the tributary confluence with  the Mekong River. The model  requirements are specified  in Section 2.3.6.   Data from the 30 selected Mekong River hydrographs and 90 tributary floods can then be input using  the model  for  the  particular  river  and  floodplains  system.  The  water  levels  that  are computed as functions of time and space can be placed in the database. If relevant, in view of river bed changes, the simulations can be repeated at  least twice with different specifications for  hydraulic  roughness  and  downstream  stage‐discharge  relations  to  accommodate  the conveyance changes. These should be added to the simulation database before using a Monte Carlo simulation procedure. Simulations are also necessary to analyse any planned construction.  The  final step  is  the execution of a Monte Carlo simulation, as described  in step 5 of Section 2.3.4. The only difference here is that in this case a 3D‐interpolation is required instead of a 2D interpolation.  

T = 2

T = 5

T = 10

T = 25

T = 50

T = 100

Peak flow le

vels

Selection of Flood Volumes

very

low

low

me

diu

m

hig

h

very

hig

h

Step 2

R-1.96 Se R-Se R R+Se R+1.96 Se

R = regression equation V=f(Qp)

Se = standard error

high volume tributary flood

medium volume triburaty flood

low volume tributary flood

Step 3

For each selected main stream flood select 3 tributary floods on volume (high, medium and low)

Step 1

Selection of 6 peak flows from annual maximum discharge distribution GEV

T= 2, 5,10, 25, 50, 100 years

Page 60: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

2.5.7

Combinewater levarea of 1which is and Mukothers atmonitoriamountsBetweenNoy RiveRiver at N 

Figure 2‐1

 

Table 2‐6 

  

Mahaxai 

Nakhon P

 

  

Mahaxai 

Nakhon P

 Floods  inwater lev

d Management a

Flood Risk Asse

Example: co

ed flooding tavels are affec10,240 km2 alocated betwkhdahan, That Mahaxai anng station sus  to  8,560  kmn Mahaxai aners. The monNakhon Phan

6  Hydrolog

  Avera

River at N

Phanom 

Phanom 

n  the  Xe Banvels on the M

and Mitigation P

essment 

ombined floo

akes place incted by backwnd dischargeween the key ailand downsnd Ban Xe Baurveys an arem2.  These  acd Ban Xe Bannthly averagenom are prese

ical map of Low

age monthly an

Nakhon Phanom

Jan 

60.0 

6,277 

Aug 

2,370.7 

54,457 

ng  Fai River Mekong River

Programme Com

ods in the low

the floodplawater from tes  its waters Mekong Rivetream. The fang Fai at Higea of 4,520 kmccount,  respeng Fai, the Xee  flows  in  theented in Tabl

wer Xe Bang Fai

nd annual flow (

m. 

Feb  M

41.5  3

4,469  4

Sep 

1,687.9  6

51,055  29

may  occur  fr. The water 

mponent 2: Struc

‐ 42 ‐

wer Xe Bang F

ains along thehe Mekong Rinto the Meker monitoringflow  in the Xeghway Bridgem2, whereas ectively,  fore Bang Fai Rive Xe Bang Fale 2‐6.  

i River basin. 

(MCM) of the X

Mar  Ap

37.2  34

4,130  4,0

Oct  No

635.9  240

9,808  14,8

rom  June  tolevels in the 

ctural Measures 

Fai River Foca

e lower Xe BRiver. The Xe kong River atg stations: Nae Bang Fai Rie 13.  (See Figthe drainage44%  and  84ver is joined ai River at M

Xe Bang Fai Rive

pr  May

4.7  90.8

000  6,492

ov  Dec

0.5  105.8

860  9,111

  early OctobXe Bang Fai

and Flood Proof

l Area (Lao P

ang Fai RiverBang Fai Rivt That Phanoakhon Phanoiver  is measugure 2‐16.) Te area at Ban 4 %  of  the  eby the Nam 

Mahaxai and  t

er at Mahaxai a

  Jun 

565.6 

2  17,722 

Year 

8  7,504.4 

1  238,376 

ber,  coincidinRiver at High

fing 

May 2010 

PDR) 

r, where the ver drains an om, Thailand m upstream ured, among The Mahaxai Xe Bang Fai 

entire  basin. Oula and Se the Mekong 

 

and Mekong 

Jul 

1601.4 

35,993 

ng with  high hway Bridge 

Page 61: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 43 ‐  May 2010 

13  at  Ban  Xe  Bang  Fai  are  seriously  affected  by  backwater  from  the Mekong  River,  while Mahaxai is backwater free.   Hydrological hazard assessment 

The  hydrological  hazard  in  the  lower  Xe  Bang  Fai  River  is  determined  by  the  floodwater discharge of the river at Mahaxai and the lateral floodwater inflow further downstream as well as by the water levels on the Mekong River at the confluence near That Phanom. The following data is available to describe the hazard: 

The Xe Bang Fai River floodwater discharge records for Mahaxai for the period 1988‐2006. 

River  flow measurements at Ban Xe Bang Fai. The Ban Xe Bang  Fai data establishes  the relationship between  tributary water  inflow along  the  river and at a specific point, given the backwater effects on the stage‐discharge relation at Ban Xe Bang Fai. Tributary water inflow between Mahaxai and Ban Xe Bang Fai can then be estimated as a function of the flow  at Mahaxai, without  having  to  rely  on  questionable  inflow  estimates  from  a  very limited number of rainfall monitoring stations.  

The Mekong River floodwater discharge at Nakhon Phanom and the flow from the Xe Bang Fai River. The water  levels at That Phanom can be determined by adding these two data sources  and  considering  the  conveyance  capacity  downstream  of  the  confluence, represented  by  the  stage‐discharge  relation  of  Mukhdahan.  The  Nakhon  Phanom floodwater discharge series data cover the period 1924‐2005. 

 The  discharge  series  data  have  been  thoroughly  validated  using  similar  approaches  to  those 

explained in Section 2.3.4. Where necessary, the data has been adjusted. (See the Xe Bang Fai 

River  Flood  Hazard  Assessment  (FHA)  Report  for  details.)  Using  this  data,  the  hydrological hazard  in  terms  of marginal  distributions  of  peak water  flows  and  flood  volumes  and  their interrelations  have  been  quantified.  Statistics  for  Nakhon  Phanom  are  presented  in  Section 2.4.7. Statistics for Mahaxai are presented in Table 2‐7, Figure 2‐19 and Figure 2‐20.  The matrix of flood hydrographs for distinct discharge peak water levels can then be specified, starting with the flood peak water levels at Nakhon Phanom. This is described above in Section 

2.4.7.  The  result  consists  of  30  (65)  combinations  of  peak water  level  discharge  and  flow volumes and 30 associated water discharge hydrographs. For each of  these 30 Mekong River flood  volumes,  3  Xe  Bang  Fai  River  flood  volumes  can  be  selected  at  distances  ‐1.96  SeVXBF, 0,+1.96 SeVXBF from the Xe Bang Fai River  flood volume‐Mekong River flood volume regression equation  using  the  standard  error  measure,  SeVXBF.  (See  Figure  2‐20.)  The  result  is  a  3‐dimensional grid for peak discharge and volume in the Mekong River (at Nakhon Phanom) and flood volume in the Xe Bang Fai River (at Mahaxai) as depicted in Figure 2‐17. The grid contains 

90 points (653), meaning 90 discharge hydrographs for Mahaxai are required for the Monte Carlo analysis. This can be achieved through rescaling of observed hydrographs, as described in Section 2.4.7. Figure 2‐18 shows an example of a scaled hydrograph.     

Page 62: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 44 ‐  May 2010 

Table 2‐7    GEV‐parameters, flood peak discharges and flood volumes (June‐November) for distinct 

return periods in the Xe Bang Fai River at Mahaxai. 

Parameter  Flood peak 

discharge 

(m3/s) 

Flood Volume 

(MCM) 

α 

0.341 

498 

1,614 

0.221 

2,304 

6,105 

T (years) 

10 

25 

50 

100 

 

1,757 

2,177 

2,398 

2,626 

2,765 

2,881 

 

6,916 

9,045 

10,188 

11,386 

12,126 

12,755 

  

 

Figure 2‐17  Impression of the 3‐D grid for peak discharge and flood volume in the Mekong River (at Nakhon 

Phanom) and flood volume in the Xe Bang Fai River (at Mahaxai). The blue dots only show the 

‘outer side’ of the grid; the full grid contains 90 such dots. 

28

30

32

34

36

200

250

300

3502

4

6

8

10

12

14

peak discharge Mekong [1000m3/s]

3D grid of volumes and peak discharges

Volume Mekong [BCM]

Vol

ume

Se

Ban

g F

ai [

BC

M]

Page 63: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 45 ‐  May 2010 

 

Figure 2‐18  Scaling of an observed hydrograph for the Xe Bang Fai River at Mahaxai. 

 

 

14/05 03/06 23/06 13/07 02/08 22/08 11/09 01/10 21/10 10/11 30/110

500

1000

1500

date

disc

harg

e [m

3 /s]

(scaled) hydrograph at station Mahaxai; year: 1988observed peak: 1440 [m3/s]; scaled peak: 1255 [m3/s]

observed volume: 4.0 [BCM]; scaled volume: 3.5 [BCM]

observed

scaled

Page 64: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 46 ‐  May 2010 

 

 

Figure 2‐19  GEV‐fit to marginal distributions of annual maximum discharge and flood volume at Mahaxai 

(Xe Bang Fai River). 

GEV-fit to annual maximum discharge in Se Bang Fai at Mahaxai

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

-2.00 -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

EV1 reduced variate

An

nu

al m

axim

um

dis

cha

rge

at M

ah

axa

i (m

3/s

) Annual maximum discharge

GEV-distribution

GEV-fit to annual flood volume in Se Bang Fai at Mahaxai

0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

-2.00 -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

EV1 reduced variate

An

nu

al f

loo

d v

olu

me

at

Ma

ha

xai

(M

CM

)

Annual Flood Volume

GEV-distribution

Page 65: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 47 ‐  May 2010 

 

 

Figure 2‐20  Flood volume – peak discharge relation for Nakhon Phanom and flood volumes relation between 

Mahaxai and Nakhon Phanom, without and with Se‐related lines. 

 

Flood hazard assessment 

The 90  flood hydrographs of  the Mekong River and Xe Bang Fai River  selected above  can be input to the hydraulic model of the Xe Bang Fai River delta model for conversion of water flow data  into  water  level  data.  The  model  layout  and  boundary  conditions  are  schematically displayed in Figure 2‐21. 

 

Correlation of flood volume Se Bang Fai (Mahaxai) and Mekong (Nakhon Phanom)

Fvol,Mahaxai = 0.0335Fvol,NPhanom + 52.8

R2 = 0.58

0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000

Flood volume Nakhon Phanom (MCM)

Flo

od

vo

lum

e M

ahaxa

i (M

CM

)

Correlation of flood volume Se Bang Fai (Mahaxai) and Mekong (Nakhon Phanom)

Fvol,Mahaxai = 0.0335Fvol,NPhanom + 52.8

R2 = 0.58

0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000

Flood volume Nakhon Phanom (MCM)

Flo

od

vo

lum

e M

ahaxa

i (M

CM

)

VM+1.96 Se

VM-1.96 Se

VM=f(VNP)

Page 66: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 48 ‐  May 2010 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 2‐21  Xe Bang Fai River hydraulic model with boundary conditions. 

 The morphological  development  of  the  river  bed,  particularly  of  the Mekong,  is  taken  into consideration  by  adjusting  the  hydraulic  roughness  of  the  river  in  accordance with  the  level changes  for bank  full discharge  relative  to  the  calibrated  situation. The equation  that  can be 

used is Manning’s equation, as described in Section 2.4.5 and is slightly rewritten here as:     h + ∆h   Nnew = ncal (‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐)

5/3              (2.8)   h   where:  h =  water depth at Qbankfull [measured in meters, m]     ∆h =  change [m]  In addition, the Mukhdahan rating should be adjusted to eliminate unwanted backwater effects on the floodwater  level data for That Phanom. The hydraulic model can be run with the same hydraulic boundaries while adding the adjusted Manning‐roughness values.   Monte Carlo sampling of  the model boundaries  interpolation can be  run  for computed water levels for each grid cell in the hydraulic model to obtain a frequency distribution for the water levels at each cell. Figure 2‐22 shows an example of the frequency distribution at a  location  in the  floodplain  of  the  Xe  Bang  Fai  River,  derived  using  the  Monte  Carlo  random  sampling method.  

Me

kong

That Phanom

Se Noy

Se Bang Fai

Q

Q

QH

Mahaxai

Mukhdahan

Q81

Q38

Q35

Nakhon Phanom

Q

Page 67: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

Figure 2‐22 

 Flood hazar The proceddepth and period of T 

anagement and 

ood Risk Assessm

Derived freq

Xe Bang Fai R

rd mapping 

dure  for  floodextent map = 100 years. 

Mitigation Prog

ment 

uency curve fo

River. 

d hazard mapof  the  Lowe

gramme Compon

or maximum an

pping  is descer Xe Bang  Fa

nent 2: Structur

‐ 49 ‐

nual water leve

cribed  in Secai River  is  sh

al Measures and

els at a location

tion 2.7. As hown  in  Figu

d Flood Proofing

n in the floodpla

an example re 2‐23  ,  for

May 2010 

 

ain of the 

the  flood r a  return 

Page 68: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

Figure 2‐2

  

d Management a

Flood Risk Asse

3  Flood dep

and Mitigation P

essment 

pth and extent 

 

Programme Com

map of the Low

mponent 2: Struc

‐ 50 ‐

wer Xe Bang Fa

ctural Measures 

i River, for a ret

and Flood Proof

turn period of T

fing 

May 2010 

 

T = 100 years.  

Page 69: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 51 ‐  May 2010 

2.6 Flood Hazard Assessment in the Mekong Delta 

2.6.1 General  

The floods in the Cambodian floodplains and Mekong Delta (see Figure 2‐24) are classified as a special type in the LMB due to their specific external and internal boundary conditions and the delta’s  unique  hydraulic  infrastructure.  Whereas  the  flood  levels  near  Kratie  are  mainly dependent on the Mekong River floodwaters and a small amount of backwater from the Tonle Sap Lake, additional factors play a role further downstream. In the Mekong Delta’s downstream areas,  flood  levels  are  dependent  on  upstream  and  lateral  inflows,  local  rainfall  and downstream water  levels where  the  river  empties  into  the  sea.  Floodwaters  in  the Mekong Delta  are  conveyed  via  the Mekong  and  Bassac  Rivers  and  their  floodplains,  including  the colmatage canal system, which diverts and regulates the flow of floodwaters from and into the River. In the Mekong Delta the river regime is modified by seasonal water storage in the Tonle Sap Lake and in the Mekong River floodplains, creating slowly rising and falling water levels.  Essentially,  the hydrological hazard  in  the delta  is  the  result of upstream and  lateral  inflows, local  rainfall  and  downstream water  levels  at  sea.  The  flood  hazard  in  the Mekong Delta  is determined by the frequency of flood water levels and flow velocities in the delta. These can be derived  from  the  hydrodynamic  delta model  based  on  the  ISIS‐software  system.  This model covers the Mekong Delta downstream of Kratie to the Gulf of Thailand and East Sea. It has been developed  to  compute  water  levels,  flow  velocities  and  river  discharges  in  the  delta  as  a function of the hydrological hazard components.   Assessment of  the  flood hazard  in  the Mekong Delta downstream of Kratie benefits  from  the existence  of  a  relatively  long  historical  water  discharge  data  series  for  Stung  Treng,  just upstream of Kratie. Furthermore, for the tributary inflow further downstream and to the Tonle Sap multi‐year data  series have been created preserving  the  serial and cross‐correlation with the Mekong River  flow. The Stung Treng  time series data, which cover  the period 1910‐2006, have been used as boundary conditions for a hydrodynamic model (based on the ISIS‐modelling package)  to derive a 97‐year  series of water  levels  in  flood‐prone areas. The  ISIS model also adds  local rainfall, evaporation, water use and tidal conditions at the Gulf of Thailand and the East  Sea  for  the  year 2000. Probabilities of  flooding  and  related damages  for  return periods from 2 to 100 years can be derived directly from the series of water levels and depths computed by the model.  The  steps  required  for  the  flood  hazard  assessment  are  similar  to  those  in  other  hazard assessments  and  include  data  collection  and  conduct  of  field  visits,  database  development, hydrodynamic  model  development,  and  then  flood  hazard  assessment  followed  by  the preparation of flood maps.  2.6.2 Data collection and conduct of field visits 

The hydraulic model is based on conditions in the Mekong Delta in the year 2000. To assess the flood  hazard  for  development  scenarios  relative  to  the  base  case,  it  is  necessary  that  the hydraulic infrastructure pertinent to the scenarios is reflected in the model schematization with different potential constructions and for those that have occurred since 2000. Hence, detailed information  is  required  on  layout,  dimensions,  capacities  and  operation  of  the  hydraulic infrastructure and  flood protection works  relative  to  the model conditions. Field visits can be used to compare the currently existing infrastructure with its schematisation in the model. The model needs to be updated to reflect key changes.  

Page 70: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

As  for thand  dowhydrolog 

Figure 2‐2

 

d Management a

Flood Risk Asse

he hydrologicwnstream  bogic conditions

4  Hydraulic

and Mitigation P

essment 

cal boundary undary  conds in and aroun

c infrastructure 

Programme Com

conditions, titions  are  a nd the Mekon

of the Mekong

mponent 2: Struc

‐ 52 ‐

the 97‐year trealistic  repng Delta. 

g Delta. 

ctural Measures 

time series dpresentation 

and Flood Proof

data of upstreof  the  variab

fing 

May 2010 

ream,  lateral bility  of  the 

 

Page 71: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

Figure 2‐25 

 

2.6.3 D

A databasethe followin

1. A modelayout a

2. A resultand pote

3. A digital4. Data for5. Flood m

anagement and 

ood Risk Assessm

The schemat

large numbe

cross‐section

Database deve

 has been deng types of in

el  database, nd operation database,  inential infrastl elevation mr water levelsmaps.  

Mitigation Prog

ment 

tisation of the M

er of hydraulic n

ns. 

elopment 

eveloped for ncluded datab

including  schns, and hydroncluding the sructure constodel (DEM) os, flood depth

gramme Compon

Mekong Delta u

nodes downstre

flood hazardbases and dat

hematisationological boundsimulated watruction scenof the Mekonh and flood d

nent 2: Structur

‐ 53 ‐

using the hydro

eam of Kratie, n

 assessment ta: 

n  of  the  hyddary conditioater  levels annarios as inpung Delta. uration for d

al Measures and

odynamic delta 

next to floodpla

in the Meko

raulic  infrastons.  nd flow velocts for flood h

istinct floodin

d Flood Proofing

model (ISIS) in

ain ‘reservoirs a

ng Delta that

tructure,  its 

cities of the bhazard assess

ng return per

May 2010 

 

volves a 

and river 

t includes 

structure 

base case sments. 

riods.  

Page 72: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 54 ‐  May 2010 

2.6.4 Hydrodynamic model development  

The hydrodynamic model of  the Mekong Delta  is based on  the  ISIS modelling  system  for  the simulation of unsteady water flows in river channel networks. It provides an implicit numerical solver  for  the de  Saint Venant equations  for 1D  flow. The model  computes water  levels and floodwater discharges at select  intervals on a non‐staggered grid. Floodplains are  included as storage cells connected to the stream channels via two‐way weirs. The system was  introduced to  the MRC under  the Water Utilisation Programme  (WUP‐A)  and now  serves  as part of  the Decision Support Framework  (DSF). The model covers  the MRB  from Kratie, Cambodia  to  the East Sea,  including  the Tonle Sap Lake and  its  floodplain,  the Cambodian  floodplains, and  the Vietnamese  sections  of  the Mekong  Delta.  The model  used  in  FMMP‐C2  is  based  on  Delta Model Version‐2009, with adaptations and recalibrations of the original model. The schematisations of the Cambodian and Vietnamese sections of the Mekong Delta that are used in the model are presented in Figure 2‐25.   The boundary  conditions of  the model are based derived  from  the  following data, with each category then described in turn, below: 

upstream discharge at Kratie; 

tributary inflows to the Tonle Sap and Tonle Sap Lake; 

tributary inflows to the Mekong River d/s of Kratie and the Tonle Sap; 

rainfall;  

evaporation; 

water use; and  

downstream boundary characteristics at the Gulf of Thailand and East Sea.  

Upstream discharge at Kratie 

A 97‐year discharge series has been established for Kratie, based on the record of Stung Treng which  is available  since 1910. For  several  reasons preference has been given  to  the  series of Stung Treng,  including  length of record, absence of gauge shifts and backwater effects, stable and  predictable  hydraulic  control  for  high  flows  and  availability  of  discharge  records.  The discharge measurements of Stung Treng, transferred to Kratie reveals excellent agreement with the  current meter measurements  at  the  latter  location  in  the  past.  A  serious  problem  and source of  confusion, however,  is  the difference between  stage‐discharge  ratings according  to conventional discharge measurements  and  those based on Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) records in use at Kratie since 2002. The ADCP records, due to erroneous referencing of the measurements, lead to lower discharges for the same water levels than the ratings based on conventional  discharge  measurements,  the  differences  increase  for  the  higher  stages. Therefore, unless concurrent current meter and ADCP‐measurements are  taken at Kratie and Stung Treng, and discharge rating curves are updated,  it  is advised using only the Stung Treng records, based on  conventional measurements.  The  Stung  Treng  records  are  consistent with measurements of the water flow at Pakse on the Mekong River. Since the hydrodynamic model has been calibrated on recent discharge series at Kratie with flood volumes that are about 8% less  than  those  at  Stung  Treng,  the  historical  Stung  Treng  data  used  in  the model  can  be corrected to reflect these differences, using a reduction of 8%. (Note that this 8% reduction  is not applied to the data and statistics presented below for Stung Treng, itself.)   The annual maximum discharge series and flood volume of the Mekong River at Stung Treng are shown in Figure 2‐26 and Figure 2‐27.   

Page 73: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 55 ‐  May 2010 

 

Figure 2‐26  Annual maximum water discharges at Stung Treng, 1910‐2006. 

 

 

Figure 2‐27  Annual flood volumes at Stung Treng, period 1910‐2006. 

 

Tributary inflow to the Tonle Sap Lake  

The area draining  into the Tonle Sap Lake, bounded by Cambodia’s National Highways 5 and 6 that surround the  lake, encompasses 68,830 km2 and  includes the drainage areas of 13 Stungs (rivers). Water  inflow data  series of daily discharges are available  for  the years 1997‐2004. A model has been developed  to extend  the  time series data  to 1910‐2006, using contemporary data to determine the relationship between flows at Stung Treng and then applying data from Stung  Treng  to  generate  the missing  data  at  other  sites.  The  estimates  rely  on  a multiple 

Annual maximum discharge in the Mekong at Stung Treng, period 1910-2006

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000

90,000

1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Pea

k d

isch

arg

e (m

3 /s)

Annual flood volume in the Mekong at Stung Treng, period 1910-2006

0

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

350,000

400,000

450,000

500,000

1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Flo

od

vo

lum

e (M

CM

)

Page 74: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 56 ‐  May 2010 

regression equation for monthly tributary flows. The flows have been regressed on the tributary inflows of the previous of month to reflect the serial correlation of the sites, and on the Mekong River  flow  at  Stung  Treng  in  the  same month  to  preserve  the  cross‐correlation.  Following standard statistical practices, a normally distributed random number was added to preserve the random variance that would normally exist between the two data sets. The monthly flows were then disaggregated to daily flow values based on their degree of agreement with data from the years  in which there were existing measurements. These daily flow measurements from years with actual data were  then  scaled per month  to  the  required generated  value. The  resulting seasonal inflow to the Tonle Sap Lake is shown in Figure 2‐28. The average monthly inflows as a percentage of the annual totals  in comparison to the Mekong River discharges at Stung Treng are presented graphically in Figure 2‐29.  

 

Figure 2‐28  Seasonal hydraulic inflow to the Tonle Sap Lake, estimated from 1910‐2006, with recorded data 

for 1997‐2004. 

 

Figure 2‐29  Average monthly flow regime of the Mekong River at Stung Treng and of the Tonle Sap Lake as 

percentage of the annual totals. 

Seasonal inflow (May to December) to Tonle Sap Lake

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

1910 1915 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Se

aso

nal

in

flo

w (

May

-De

cem

be

r) (

MC

M)

Comparison of runoff regime of Mekong at Stung Treng and Tonle Sap Lake inflow

0

5

10

15

20

25

30

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Mo

nth

ly f

low

vo

lum

e as

per

cen

tag

e o

f an

nu

al t

ota

l (%

)

Mekong at Stung Treng

Tonle Sap Lake inflow

Page 75: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 57 ‐  May 2010 

Tributary inflows to the Mekong River  

Apart from the  inflows to the Tonle Sap Lake, the Delta Model also requires  inflow series data for  the Prek Te, Prek Chhlong, Prek Thnot, East Vaico River, and West Vaico River  tributaries. The daily water flow series for the period 1985‐2006  is available from the DSF files created by the SWAT model. Since the SWAT‐series data show no correlation with the flows in the Mekong River, a pragmatic approach was used  to extend  the data  series; applying a  repetition of  the time series 1985‐2006 also for the years 1910‐1984 to create a 97‐year series.  Rainfall 

Daily rainfall series of 9  locations  in Cambodia and of 5  locations  in Viet Nam are required as inputs  to  the hydraulic model  for  the Mekong Delta. Data  is available  for  these  locations  for 1985‐2006.  The  annual maximum daily  values  generally  are  in  the order of  100  to  150 mm, occasionally with larger values up to 400 mm, such as in Can Tho in 1985. Analysis of this data shows weak  or  no  correlation  between  that  seasonal  rainfall  at  the  selected  locations with water  inflows  to  the Tonle  Sap  Lake, and no  correlation at all with  the  flows  in  the Mekong River. As with  tributary  inflows, a  repetition of  the  series 1985‐2006 was applied  to  create a data set covering the years 1910‐1984.   Evaporation 

The model  requires  evaporation  data  from  the  same  locations  as  the  rainfall  data.  For  the locations in Viet Nam, a daily data series is available from 1985with the exception of 2002. The data  series  available  for Cambodia  are  shorter.  In  view of  the  limited  variability of potential evaporation  in a particular month  from year  to year,  long  term monthly averages have been applied where daily evaporation data was unavailable.   Water use 

There  are  128  different  sites  included  in  the Mekong  Delta model where water  is  used  for agriculture,  domestic  and  industrial  purposes.  The  variation  in water  use  varies  from  about 1,400 m3/s in January down to almost 0 m3/s at the end of September. The total annual water usage amounts  to 16.5 Billion Cubic Meters  (BCM). During  the  flood  season,  the demand  for water is about 4.4 BCM in total, i.e., less than 300 m3/s.   Sea boundary characteristics 

There are 19 different water level boundaries defined in the Delta Model. These boundaries are taken from hourly observations made at the 6 monitoring stations listed in Table 2‐8. The hourly observations used in the Delta Model are records taken from the year 2000. A comparison with historical  records demonstrates  that  the use of  this  series does not  introduce a bias  in peak water levels.  

Table 2‐8    Overview of water level monitoring stations at coastal boundaries in Viet Nam. 

Monitoring 

station River  Province  Remark 

Rach Gia  

Song Doc 

Ganh Hao 

Cai Lon 

Song Ong Doc 

Ganh Hao 

Kien Giang 

Ca Mau 

Ca Mau/Bac Lieu 

Waters drain into the Gulf of Thailand 

As above 

Waters drain into the East Sea 

My Thanh  Bassac  Soc Trang/Tra Vinh  Waters drain into the East Sea 

Ben Trai 

 

Vam Kinh 

Cua Cung Hau 

 

Cua Dai 

Tra Vinh/Ben Tre 

 

Ben Tre/Tien Giang 

Southern Mekong River outlet, with waters 

draining into the East Sea 

Northern Mekong River outlet, with waters 

draining into the East Sea 

Page 76: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

2.6.5

The  ISIS regressiomain outmodel arusing thecan thenthe data of water over the  

2.7

2.7.1

The MRClevels  (+calculateis an imaunobstruthe river river whe(See Figu(DTM)  odeterminflooding seasonalagricultudamage  

 

Figure 2‐3

d Management a

Flood Risk Asse

Flood hazar

model  is  uon equations tputs of the mrea. For eache model outpn be generateseries of ann levels is, by 97 year perio

Flood haza

General 

C uses  the  ISMSL)  in partsed for (amongaginary line pucted. A rese(mostly embere water levure 2‐30.) Aftor  Digital  Elened.  (See Figfrequencies maximum  lure, housing adata. 

0  Water lev

interpolat

and Mitigation P

essment 

rd assessmen

used  to  simuand the use model are esth  location,  thputs. The ested using the Gnual flood mdefinition, aod of actual d

ard mapping 

SIS hydraulic s of the Mekg others) ISISperpendicularervoir node rbanked) with vels are eventer subtractinvation Modegure 2‐31 and  (return  perlevels  up  to and infrastruc

vel map, based 

tion of ISIS nod

Programme Com

nt  

ulate  data  sof the 97 yeatimated watehe series of 9timates of thGringortens faxima coverspproximatelydata. 

 

model  (and kong River Ba river cross‐sr to the riverepresents a an even wat

n, through a png the grounel  (DEM)  thed Figure 2‐32riods  or  prothe  first  ofcture are bas

on 

des. 

mponent 2: Struc

‐ 58 ‐

series  througar water discer levels at al97 annual me probabilitieformula (see s close to 100y the same as

sometimes  tasin  (see presection nodesr in an area w‘reservoir’ orter level. A GIprocess of innd  levels  (+Me  water  dep2.) Flood maobabilities),  fAugust.  Floosed on these

Figure 2‐31

ctural Measures 

ghout  the  Mharge data sell river sectioaximum wates of exceedequation (2.50 years, the es the maximu

the VRSAP mevious sections and reservowhere the rivr  ‘cell’  (polygIS can be useterpolation o

MSL, stored  inths,  i.e.  the ps  can also for  annual‐mod  damage  awater depth 

Water depth

water level m

(ground) lev

and Flood Proof

Mekong  Deltaeries at Stungns and floodper  levels canance of the w5) in Section estimated 10um observed

odel)  to calcns). The wateoir nodes. A cer can flow mgon), which  isd to identify of the node wn a Digital Teflooding  levbe produced

maximum  levand  flood  rismaps and on

h map, generate

map subtracting

els. 

fing 

May 2010 

a  based  on g Treng. The plains in the n be derived water  levels 2.3.4). Since 00‐year cycle d water level 

culate water er  levels are cross‐section more or less s an area of areas of the water levels. errain Model vels,  can  be d  for various vels  and  for sk maps  for n economic/ 

 

ed from a 

g the DTM 

Page 77: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

Figure 2‐32 

 The map lathem. The MRC projecdatum, they The mappinA:  TransferB:  CreationC:  Creation The  three mtasks are scfollows the 2.7.2 T

The  transfefollowing st A‐1, A‐2:   The

x/y(CS

A‐3, A‐4, A‐  Som

suiretto a

A‐6, A‐7:   In A

(bathe

  

anagement and 

ood Risk Assessm

Depiction of 

the water lev

yers in a GIS standard datction is UTM y need to be 

ng of the hydr of modellingn of spatial dan of flooding 

main  steps  (chematised ae numbering 

ransfer of mo

er  of modelliteps: 

e hydraulic my‐coordinatesSV). ‐5: me  of  the  IStable  tools  turn periods. a database, l

Access, sepaased on nodee GIS, explain

Mitigation Prog

ment 

how water or f

vel (hydraulic s

need all to htum at  the M(northern zoconverted to

raulic modellg results (watata; and maps. 

(see Sectionsand numberein the flow ch

odelling resul

ing  results  (w

model,  ISIS, cs, and the cal

SIS  output  cto  determineOtherwise, tike Microsoft

rate data set ID’s). Placinged in the foll

gramme Compon

flood depth is o

imulation + GIS

have the samMRC  for  the wnes). As the do Indian 54. 

ling results cater levels) int

s 2.7.2, 2.7.3ed in the flohart. 

lts (A) 

water  levels)

can export thlculated wate

can  be  procee  e.g.  the mhe data can bt Corporation

ts can easily g all of the daowing steps.

nent 2: Structur

‐ 59 ‐

obtained by sub

S interpolation)

me datum andwhole MRB  idata sets from

an be dividedto a ‘geo‐refe

3 and 2.7.4) w chart in A

  into  a  ‘geo

he  (unique) ner  level per n

essed  with  Mmaximum  watbe presentedn’s Access. 

be combineata in one tab 

al Measures and

btracting the gr

d projection ts  Indian 195m the hydrau

d in three steperenceable’ ta

and  correspoppendix 5. T

‐referenceab

ode  identifienode,  into a 

MatLab  softwter  levels  asd on a spread

d  into one  table reduces t

d Flood Proofing

round level (DT

to be able to54, while  the ulic model use

ps: able; 

onding data The descriptio

ble’  table  inv

er  ‘ID’s’  (namcomma‐sepa

ware,  which ssociated  witdsheet and tr

able by usingthe work to b

May 2010 

 

TM) from 

o combine standard e another 

sets and on below 

volves  the 

mes), their arated file 

provides th  certain ansferred 

g Queries be done in 

Page 78: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

Figure 2‐3

 

2.7.3

ISIS calcuASCII forhave the ISIS  has outlines corresposimultan Due to threservoirGIS‐files a GIS is t The metdeal withDAT‐file,

to B‐12; s B‐1:  T

uB‐2, B‐3,   I

(ptTf

B‐5, B‐6,   A

(plr

d Management a

Flood Risk Asse

3  Example o

scenarios

Creation of 

ulations are mrmat). The croeir central (po

also  a  GIS‐c(polygons). Tond  with  theeously with t

he lack of coor outlines. Focan be used.ime‐consumi

hodology desh the inaccur the methodo

see Appendi

The data  stousing the x/yB‐4: ISIS calculate(See Figure 2processing. Ttable containThese two tafocal area in B‐7, B‐8: A  spatial  (GI(polygons).  Hpolygons  is nlayer and  resremoved, if n

and Mitigation P

essment 

of ISIS data imp

s, various return

spatial data 

mainly basedoss‐section noint) coordina

component  cThe cross‐sece  coordinatesthe DAT‐file u

ordination wor  the cross‐s Extracting thing (the DAT‐

scribed belowracies  in the ology is essen

x 6), depend

ored  in  the Ay‐coordinates

es with (amon2‐34.) For  theTo accommodning the reseables may be Cambodia an

IS)  componeHowever,  thenot always oservoir  layer necessary. 

Programme Com

ported into Acc

n periods (prob

(B) 

d on node annodes have x/ates in the DA

containing  thction and cens  in  the  DATupdate. 

ith the DAT‐fsections, eithhe relevant cr‐file for the LM

w uses the ISGIS‐files. If tntially the sa

ing on the inf

Access  table . 

ng other datae creation ofdate for this,ervoir nodes, split again fond focal area 

ent  of  ISIS  coe  relationshipne‐to‐one  (incan be adde

mponent 2: Struc

‐ 60 ‐

cess, with node 

babilities), and d

nd water  leve/y‐coordinateAT‐file, but no

he  river  crosntral reservoiT‐file,  but  th

file, the GIS‐fher  the DAT‐ross‐section MB contains 

SIS GIS‐data ahe ISIS GIS‐fime, but som

formation su

can be  impo

a) reservoir nf maps,  thesethe Access dand anotheror examiningin Viet Nam)

ontains  crosp  between  tn case  the Ged  to ArcGIS

ctural Measures 

information an

different period

el  informationes specified.ot their outlin

ss‐sections  (r node coordhe  GIS  files  a

files from ISIS‐file or  the  (ninformation fmore than 17

and not the Dles have beee steps can b

pplied along 

orted  into Ar

nodes and (rive  two  types ata‐table canr containing different are. 

s‐sections  (pthe  calculatioIS  is not updS. Duplicate  l

and Flood Proof

nd water levels 

ds of the year. 

n  in a data‐fiThe reservoirne coordinate

lines)  and  thdinates in theare  not  alwa

S need to be unot always ufrom a DAT‐fi70,000 lines).

DAT‐file. It shen synchronisbe skipped (e

with the GIS 

rcGIS  and  geo

ver) cross‐secof nodes nen be split in twthe cross‐seceas inside the

polylines)  andon  nodes  anddated). The cines or polyg

fing 

May 2010 

 

for different 

ile (DAT‐file, r nodes also es. 

he  reservoir e GIS should ays  updated 

used for the pdated)  ISIS ile for use in . 

hows how to sed with the .g. steps B‐9 

 files. 

oreferenced 

ction nodes. ed different wo with one ction nodes. e basin (e.g., 

d  reservoirs d  the  lines/ cross‐section gons  can be 

Page 79: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

Figure 2‐34 

 

Creating a riv

 To create aunder  studconversion  The  cross‐supdated ancross‐sectiosteps need  B‐9:  In AB‐10:  If o

shosho

B‐12, B‐13:   The

datB‐15:  The

15 ISIS

anagement and 

ood Risk Assessm

ISIS schemat

nodes (dots)

(purple polyg

ver cross‐sectio

a data set of dy,  the  nodeto a ‘raster’ u

section  polylnd do not conon nodes for to be conduc

ArcGIS, a buffonly one ISIS ould be copieould be delet

e polylines  inta of the crose polylines wper polyline)S cross‐sectio

Mitigation Prog

ment 

tization. ISIS cal

). A spatial com

gons). 

n point data se

water levels e  informationusing both th

ines  each  rentain the nodwhich ISIS wcted for the c

fer of 150 m cross‐sectioned to the buffed. 

nside the (remss‐section nodwith attached ) representinon node. The 

gramme Compon

lculates with (a

ponent of ISIS 

et for interpolat

or water depn  from  ISIS he nodes of th

epresent  a  hde names, onwater levels hcross‐sections

should be drn node falls ifer. If more t

maining) bufde) attached data shouldng the line, sulayer with th

nent 2: Structur

‐ 61 ‐

mong other da

contains cross‐

tion 

pths that covneeds  to  behe reservoirs

horizontal  wanly part of thave been cals: 

awn around nside a buffethan one nod

fers should g. then be con

uch that all phe buffers can

al Measures and

ta) reservoir no

sections (blue l

vers every loce  prepared  fand river cro

ater  level.  If e polylines cculated. In su

the cross‐secer, the (attribe falls inside 

get the same

nverted into aoints have thn then be rem

d Flood Proofing

odes (+) and cro

lines) and reser

cation withinfor  interpolaoss‐sections. 

the  GIS‐filescan be associuch case the 

ction polylinebute) data of  the buffer, t

e data as the 

a series of pohe data of thmoved (delete

May 2010 

 

oss‐section 

rvoirs 

n the area ation  and 

s  are  not ated with following 

es. the node the buffer 

buffer (= 

oints (e.g. e original ed). 

Page 80: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 62 ‐  May 2010 

Creating a reservoir point data set for interpolation  Like  the  cross‐sections,  reservoirs  represent  horizontal water  levels.  Two  of  the  same  steps apply here as for the cross‐sections.  B‐11, B‐14:   The  reservoir polygons with only one  ISIS  reservoir node  inside use  the data of  that 

node.  If more  than one node  falls  inside,  the  reservoir polygon should be deleted  (in this case, the GIS‐files have apparently not been ‘synchronised’ with the DAT‐file). The resulting layer contains reservoir polygons with the information of one reservoir nodes attached. 

 There  are  two  options  to  obtain  the  required  water  levels:  1)  the  reservoir  information  is merged with the cross‐section information for joint interpolation to obtain the associated water level (in step C‐2), or 2) only the cross‐sections are used for interpolation. The choice depends on  the  number  of  available  cross‐section  points  in  the  area,  the  flood mitigation  scenario considered, the flood type in the area, and the height of the reservoir embankments in the area. Steps B‐16 and B‐17 can be skipped if option 2 is selected.  B‐16:  Each polygon should be converted  into a series of points on the polygon outline (e.g., 

15 points are sufficient). These nodes have the same data as the polygon and also the original ISIS reservoir node. 

 

Merging the cross‐section point data with the reservoir point data for interpolation  B‐17:  All  original  cross‐section  nodes  (B‐3),  the  derived  cross‐section  points  (from  the 

polylines; B‐15), all original reservoir nodes (B‐4), and the derived reservoir points (from the polygons; B‐16) should be put  into one  layer  (C‐1). This  layer  (which may be split into, for example, a Cambodian and a Vietnamese layer) should be the basis for water level point interpolation (See Section 2.7.4). 

 2.7.4 Creation of flooding maps (C) 

Water level (flooding) maps can be created in two steps: 1) the point data, with water levels (B‐15 or B‐17, depending on  the chosen option), can be  interpolated  to create a  raster  that will cover the area(s) under study, and 2) the reservoir polygons can be converted into a raster and used to replace the raster resulting from step 1.  There are many methods  to create a continuous  surface based on  spatial points with values. The type of data, the spatial distribution of the points, the range  in the values etc. determine the  appropriate method.  A  few methods  have  been  considered,  including:  Inverse  Distance Weighting  (IDW), Spline, Kriging, and Natural Neighbours  (NN). Although no  in‐depth analysis has been done, the Natural Neighbours (NN) method and the Inverse Distance Weighting (IDW) method appear to be suitable for the LMB. Both the NN and IDW methods allow for the option of  including  ‘barriers’  or  ‘linear  discontinuities,  such  as  embankments  or  canals  in  the interpolation. Details on the interpolation methods can be found on the Internet.  

Flooding maps can then be created by following the steps presented in Appendix 5.  C‐1, C‐2, C‐3:   The  node/point  water  level  values  (e.g.  year‐maximum  water  levels  with  a  return 

period of 10 years) may be interpolated with the NN method (the raster size is 50 m as 

Page 81: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

in tinp

C‐4, C‐5, C‐6  A r

reqC‐7:  The

secthor

C‐8, C‐9, C‐  The

delare(50lev

C‐11, C‐12,   If w

sho  

Figure 2‐35 

 The previou 

2 Using the Ar

anagement and 

ood Risk Assessm

the DTM), reputs. 6: reservoir rastquired water e polygon‐bastion nodes, reizontal water10: e raster can tlineation of te under study0 m x 50 m) hvels with a retC‐13: water  depth ould be subtr

Example of a

raster. 

us steps resul

rcGIS Map Calc

Mitigation Prog

ment 

sulting in a r

ter  file can blevel values fsed  raster  (reservoir noder level. 

then be ‘cut othe area of  iny). The resulthaving a wateturn period o

maps  are  reracted from t

a raster, with th

lt in a flood (w 

ulator with the

gramme Compon

rectangular ra

be created byfrom the polyreservoirs; C‐es; C‐3) to as

out’ more prnterest (or ust  is a raster oer level valueof 10 years) ca

equired,  thehe water leve

he reservoir ras

water) depth

e ‘con’ statemen

nent 2: Structur

‐ 63 ‐

aster coverin

y converting ygon attribut‐6)  can  replasure that the

ecisely using sing several mof the area(s)e. The raster an then be cl

  DTM with  tel raster, and

ster (angular are

h map; an exa

nt (e.g. con(isnu

al Measures and

g the area w

the polygonse table as rasce2  the poine reservoir are

a “mask” (pomasks to dele) under studyvalues (e.g., assified using

the measure classified. 

eas) superimpo

ample is depic

ull([reserv]),[xse

d Flood Proofing

with the point

s to rasters, ster cell valuent‐based  rasteas do, indee

olygon) with ete various ay with each ryear‐maximg suitable cla

e  of  ground 

osed on the poi

cted in Figure

ec],[reserv])) 

May 2010 

ts used as 

using the es. er  (cross‐ed, have a 

the exact areas that raster cell um water ss limits. 

elevation 

nt based 

e 2‐36. 

Page 82: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

Figure 2‐3

2.7.5

Data gena) Thob) Tho

d Management a

Flood Risk Asse

6  Example o

years. 

Data source

nerated by those polygons ose polylines t

and Mitigation P

essment 

of a flood dept

es 

e ISIS model that representhat represen

Programme Com

h map, here in 

(with x/y‐coont reservoirs nt river cross

mponent 2: Struc

‐ 64 ‐

the Mekong De

ordinates) inc(i.e., areas w‐sections (i.e

ctural Measures 

elta for a flood 

cludes: with horizonta., lines with h

and Flood Proof

with a return p

al water levelhorizontal wa

fing 

May 2010 

 

period of 25 

l); ater level); 

Page 83: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 65 ‐  May 2010 

c) Model calculation nodes for the reservoirs and cross‐sections. These nodes (from the DAT‐file) may not coincide one‐to‐one with the polygons and polylines mentioned above if the ISIS GIS‐files are not updated. (See Section 2.7.3); and 

d) Calculated  maximum  water  levels  (referenced  to MSL)  for  various  return  periods,  for various periods of the year (e.g., ‘early floods’), for various areas (‘focal areas’), and/or for various scenarios (flood risk reduction measures). 

 Data from the MRC/FMMP GIS includes only one category: e) DTM  or DEM  data.  In  2009  two DTM’s were  being  used  at  the MRC;  b‐dtm50upd  and 

dem0603. Both are based on  interpolation of 10 m contours (on some map sheets, 20 m contours),  spot  heights  and  rivers/streams  (using  topographical  maps  with  ratios  of 1:50,000 and 1:100,000, depending on the area). b‐dtm50upd is a 50 x 50 m raster, while dem0603  is a 100 x 100 m raster. Both have significant areas with errors. In b‐dtm50upd, the areas with errors are two large areas near Kampong Chhnang and Kampong Cham. In dem0603 many smaller areas across the LMB have errors. As dem0603 is used in ISIS and its erroneous areas are smaller, the MRC prefers use of this DEM. 

 

 

Page 84: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 85: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

 

CHA 

  

 

APTEER 3FLOO

OD DAAMAGE ASSSESSMENT

 

Page 86: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 87: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

3 F

3.1 In

This  chaptedamages  aExisting damare  presensummarisedpresented. treated  in SSection 3.9 The next Cflood hazar 

3.2 C

3.2.1 F

The conseqconsequencdue to hurrby floodingbelongings,ecological sHowever,  fSection (3.2 An overviewdivided  intoeasily assesa market  vcasualties, are not tradto be used a 

Table 3‐1 

 

Direct  

Indirect  

 

anagement and 

ood Risk Assessm

LOOD DAM

ntroduction 

er  focuses  ond of benefimage modelsted  (Sectiond  in Section In  order  to Section 3.8. F.  

hapter  (4) ed analyses to

Classification

lood damage

quences of a ces can be obricane Katrina. It encompa,  on  public systems, induflooding may2.2). 

w of differeno  tangible anssed physicalvalue  exists  fhealth effectded in a maras a standard

  Classifica

Tangible  

Physical dam

‐ Loss of life; 

‐ Housing, str

‐ Infrastructu

‐ Agriculture;

‐ Cultural her

‐ Temporary 

‐ Cleaning an

‐ Loss of inco

‐ Industrial pr

‐ Others. 

Mitigation Prog

ment 

MAGE ASSES

on  flood  damts  (Section 3s (Section 3.4n  3.5).  Meth3.6. Section develop  damFinally, exam

xplains how o estimate the

n of flood dam

es 

flood encombserved aftera in 2005. Thesses a wide rinfrastructu

ustrial producy  also have b

t types of dand  intangiblely. Tangible dfor  the  damats or damageket and requd for compari

ation of flood d

age to:  

ructure and as

re and public 

 

ritage. 

relocation; 

d sanitation;

me; 

roduction loss

gramme Compon

SSMENT 

mage  assess3.2)  and  app4) and econoods  for  the 3.7 describemage model

mples of dama

the  results oe risk.  

mages and b

mpass multiplr large flood de term “floodrange of harmure,  cultural ction and thebenefits  and 

amages/conse damage, dedamages canaged  goods es to ecologicuire different ison. They are

damages. 

ssets; 

 utilities; 

ses;  

nent 2: Structur

‐ 69 ‐

ment.  It  outroaches  for dmic and finaassessments how the res,  data  colleage assessme

of damage  a

benefits 

e types of dadisasters, incld damage“ remful impactssystems,  c

 competitive this  topic  is 

equences  is epending on  be directly por  services. cal goods andmethods of e indicated o

Intangib

‐ Health

‐ Enviro

‐ Cultur

‐ Societa

‐ Increa

al Measures and

tlines  the  cldamage  assencial issues inof  other  ty

esults of damction  is  alsoents  for the 

ssessment  c

amage. All thluding the flofers to all varon humans, ultural  heritstrength of tpresented  s

presented  inwhether or priced in monOther  types d to all kind assessment in the table a

ble  

h effects; 

nmental dam

al heritage va

al and cultura

sed vulnerabi

d Flood Proofing

lassifications essment  (Secn damage asypes  of  dammage estimateo  critical.  ThiLMB are pre

an be  comb

hese differentooding of Newrieties of hartheir health tage,  social the affected eseparately  in 

n Table 3‐1. Dnot  the  lossenetary termsof  damagesof goods andif monetary ts ‘intangibles

mages; 

aluation. 

al disruption; 

ility of survivo

May 2010 

of  flood ction 3.3). ssessment mages  are es can be s  topic  is sented  in 

ined with 

t types of w Orleans m caused and their systems, economy. the next 

Damage  is es can be , because s,  such  as d services terms are s’. 

ors.  

Page 88: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 70 ‐  May 2010 

Another  distinction  can made  between  the  direct  damage,  caused  by  physical  contact with floodwaters,  and  damage  indirectly  following  from  a  flood.  Direct  damage  includes,  for example,  damage  to  buildings,  economic  assets,  loss  of  standing  crops  and  livestock  in agriculture, loss of human life, immediate health impacts, and loss of ecological goods. Indirect damages are damages caused by disruption of physical and economic linkages of the social and cultural systems and the economy3, and the extra costs of emergency and other actions taken to prevent flood damage and other losses (see, e.g., Parker et al., 1987). This category includes, for example, the loss of production of companies affected by the flooding, induced production losses of their suppliers and customers, the costs of traffic disruption or the costs of emergency services.  The main damage categories that have been used in the past by neo‐classical economists are:  1. Direct and tangible damages  

Damages to properties and infrastructure In the targeted areas, property and  infrastructure damage can  include damage to houses, schools,  offices,  commercial  and  industrial  buildings  and  installations,  hydraulic  works, energy,  transportation  and  other  public  infrastructure,  and  supplies/assets  of  individuals and businesses. The extent of these damages is usually proportional to the magnitude and duration  of  the  flood.  Damages  to  property  are  usually  calculated  as  the  costs  of replacement or restoration of an affected structure and inventories. 

 

Agricultural damages Crop damages depend on the depth, timing and duration of a flood. The bigger the flood, the larger the submerged cultivated area that sustains losses. However, if floods occur after harvesting,  there may  be  no  crop  damage  at  all.  Damage  to  livestock  and  agricultural equipment also depends on the magnitude and duration of the  flood. These damages are measured by the costs of replacing livestock or the loss of income due to a distress sale. The damages  to  agricultural  equipment/tools  are  the  costs  of  replacement  or  restoration  of these assets. 

 2. Indirect and tangible damages  

Costs of temporary relocation and rescue The  costs  of  relocation  and  rescue  are  incurred  by  local  government  agencies  and  non‐governmental  organisations  (NGOs)  before,  during  and  after  floods  to  support  affected people living during the flood and recovering after the flood. 

 

Costs of cleaning and sanitation Cleaning and  sanitation expenses  incurred after a  flood are mainly  labour costs borne by individuals, households, enterprises and institutions to clean their houses and buildings. 

 

Income losses and higher costs of living Losses of  income due to disruption of economic activities and/or services by floods effect: (i)  individuals,  landless  labourers,  families  and  enterprises;  and  (ii)  large  commercial  and industry enterprises  that have been partly or  fully closed  for  some period of  time during high flood water levels. Higher costs of living due to temporary relocation, the purchase of food and other  items that otherwise would be available from a  family farm of household, 

3 Alternative definitions of indirect damage exist. For example, Merz et al. define indirect damage as damage that occurs outside the flooded area (Merz et al., 2004). E.g. companies can lose supply and demand from the flooded area. 

Page 89: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

lack of and dai

 

Costs oImportaeffects.(increaand  livborne dand adwell asbriefly other c

 

Other care  beinternaprotectenvironincludegovernfor  peoeconom

 3.2.2 F

Flooding in the damageimportant acontrol meareas: 

FisheryFlood wan  impLow  flotiming and nat 

AgriculFlood  wfloodplfrom  cwaste dcan be  

CoastaFlood wland ar 

BiodiveFloodinwetlandmoneta

anagement and 

ood Risk Assessm

basic supplieily activities a

of illness ant  indirect .  It  is noted tsed) cost of testock  are  rediseases. Theditional expe for sanitatiodiscussed in costs. 

costs: Other coming  increational  laws tions  during nmental  lossee  loss  in  sociment, negatiople  or  entemic linkages. T

lood benefits

the MRB caues, it is imporand beneficiaasures need 

y sector water provideportant  resouood  levels  reand durationtural fish stoc

tural producwaters  have ain especiallyultivated  soidecompositiomeasured by

l land expanswater brings ea into the se

ersity conservng plays an  imds  in  the  LMary values cal

Mitigation Prog

ment 

es as safe waall fall into th

damages  cathat part of ttreatment anelated  to woese costs inclenditures by on control duSection 3.6 a

categories aeasingly  impand  treaties disasters  li

es, e.g., due al  stability, pive  impacts oerprises  outsThese are om

uses not onlyrtant to take al role in maito take thes

es habitat fource  for  resideduce  naturan of  floodingcks. 

tion a  number  oy boosting  thl;  (iii)  kill  theon; (v) improy comparing h

sion sediments  tea. This can e

vation mportant  rolMD.  There  alculated in th

gramme Compon

ater and elecis category.

ategories  arethese healthnd medical caorsened  enviude additionlocal governmuring a flood.as an example

are elaborateportant  in  as  and  particuke  flooding.to pollutionproblems  in of  flooding oside  the  targmitted from t

y damage, bu these into aintaining natse  into accou

r fish breedindents of  the al  fish  stocksg,  there  is ge

of  agriculturhe  fertility ofe  rats  and otve soil structharvests in ye

to  river mouteasily be mea

le  in maintaire  a  numbehese studies c

nent 2: Structur

‐ 71 ‐

ctricity, and a

e  the  loss  of effects coulare. Health coronmental  cal healthcarement for dise. Methods foe of measure

ed by specialssuring  that ularly  for  sus  Other  imp, and  societaincome distr

on  tourism  reget  areas,  ahe study. 

ut also benefccount in daural fisheriesunt. Benefits 

ng, nursing aLMB; particu.  Though  beenerally a dir

ral  benefits.f acid sulphather pests;  (ture; and (vi)ears of differe

ths  in Viet Nasured and va

ning biodiver  of  studies can be applie

al Measures and

additional co

f  life  and  injd be monetizosts due to flonditions  ane costs for famease preventor the estimament of one 

ists  in other the  measurstainable  devortant  indireal disruption ribution  and evenue,  loss ond  other  fo

its. Since themage assessm, wetlands, acan be meas

nd growth. Nularly  in Camnefits  depenect  relations

They:  (i)  brite soils;  (ii)  fiv)  speed up promote soent flood leve

Nam,  slowly ealued. 

rsity  in  the Mon  these  bed. 

d Flood Proofing

osts  for trans

juries  and  thzed by estimlooding affecnd  increases milies and intion and treation of  loss oof these cate

fields. Someres  meet  covelopment  aect  damagesin general. Tloss  of  confof  income ororward  and 

ese benefits cment. Floodiand soil fertilsured  in the 

Natural fish smbodia and Vnd  on  the mship between

ings  sedimenflush  toxic sup  the processoil fertility. Thels. 

expanding  th

MRB, especiaeneficial  imp

May 2010 

sportation 

he  health mating the t humans in water‐dividuals, tment, as of  life are egories of 

e of  these ncerns  in nd  rights s  include The  latter fidence  in r  revenue backward 

can offset ng has an ity. Flood following 

stocks are Viet Nam. agnitude, n  flooding 

nt  to  the ubstances s of plant his impact 

he Delta’s 

ally  in  the pacts,  the 

Page 90: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

In generrelatively(higher r

 

3.3

3.3.1

Before stthe damac)  the avfactors a a) The g

The interindivtimethe studdeta 

b) The The the sconshandinvesone to be 

c) The Budga smmea 

d) The The alreaapprof  dapprexistof a 

 Selection A key quit would damage come to importancostly,  a

d Management a

Flood Risk Asse

al  these beny  frequently eturn period

General ap

Scope of th

tarting a damage evaluatiovailability of re outlined b

geographic asize  of  the

rnational scalvidual structue and money)most  preciseies with a  reiled methods

objectives method and study. If the gsequently  lesd  single  floodstment), morshould consie made.  

availability oget or time remall budget asures are nee

availability oeffort  or  coady  exists.  Tropriate methdamage  funcroaches  on  ating and availmethod. 

n of damage 

uestion in dambe desirableassessment, an agreement,  seek  consnd  to  focus 

and Mitigation P

essment 

efits are ass(e.g.,  annuas) generally b

pproach to e

e analysis an

mage assessmon. This deperesources  fobelow. 

area e  area  undele to local areure level. Due) than less dee methods  aesearch area s. 

the accuracygoal of the sts costly and d  protection re precise meider whether

of resources estrictions usand/or  little  teded. 

of data sts  of  damagThe  availabilihod. If, for exctions  alreada  regional  orlable in a cou

categories 

mage evaluate  to  take all this could leant accepted sensus on mon  them  to

Programme Com

ociated withal  or  seasonbring fewer b

conomic dam

d level of det

ent it is impoends on a) thr conducting

er  investigatieas, hence rae to the fact tetailed approre  often  restof  regional o

y of the resultudy is stratetime‐consummeasures  h

easures are nr such detail 

ually limit thtime are ava

ge  evaluationty  of  pre‐exxample, adeqdy  exists,  thr  even  nationuntry or regio

tion is which of  the  typesad to extensiby all stakeheasures of eo  keep  the  a

mponent 2: Struc

‐ 72 ‐

  relatively  smnal  floods).  Ebenefits.  

mage assess

tail 

ortant to deche geographicg  the study, a

ion  can  varyanging from bthat very precoaches and thtricted  to  smor even natio

lts of a specifegy developmming) methodhave  to  be  aneeded. Befoinformation 

e precision thilable, quick

n  can  be  sigxisting  data quate land‐ushis  may  facnal  scale.  Fuon can also ha

categories os of damagesive and costlyholders on whestimation  if analysis man

ctural Measures 

mall  floods aExtreme  eve

sment 

ide on the scc area of the and d)  the av

y  from  areabasin, countrycise methodshat the resoumall  areas  unonal size mo

fic study musment and pland might be sussessed,  (e.gore investing really effects

hat can be acand easy me

gnificantly  reshould  detese data or a tcilitate  the urthermore,  tave a significa

of damages shs  listed  in  taby studies. It ishich damage precise meanageable.  It 

and Flood Proof

nd processesnts  that  are

ope and levestudy, b) thevailability of 

as  of  nationy, district, vills require morurces are usunder  investigstly have  to 

st match the nning, a less pufficient.  If, og.,  for  a  prioin a more prs the results 

chieved in a sethods and a

duced  if  necrmine  the  chhoroughly deapplication the  type  of  dant impact on

hould be inclble 3.1  into as often morecategories asures are unis  important

fing 

May 2010 

s  that occur e  infrequent 

el of detail of e objectives, data. These 

nal  or  even lage or even re effort (i.e. ually limited, gation, while rely on  less 

objective of precise (and on the other oritisation  of recise study, or decisions 

study. If only approximate 

cessary  data hoice  of  an eveloped set of  detailed data  is  pre‐n the choice 

uded. While account  in a e practical to are the most navailable or t  that  these 

Page 91: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

selected  castandardisedamage catWithin  eacrecreationa Less importtypical  daminappropriathe  numbeestimating  3.3.2 D

Methods foand housesis widespre1977; Dutta Flood damaa)  intensb)  numbec)  suscep

equati These facto

Figure 3‐1 

anagement and 

ood Risk Assessm

ategories  coned damage  ategories are h  of  the maal use within t

tant categoriemage multiplate to standaer  of  lives  loloss of life). 

Direct damage

or the estimas are well estead.  (See  bela et al., 2003;

age estimatesity of floodiner and type optibility  of  laions). 

ors are presen

General app

depths used 

Mitigation Prog

ment 

nstitute  the ccounting mprioritised: laain  categoriethe main land

es can also beier  to  accourdise in termost.  (See,  fo

e assessment

ation of direcablished, andlow  for  furth; Kok et al., 2

s require infog; of land uses aand  uses  to

nted schemat

roach to damag

to calculate da

gramme Compon

largest  partmethod  that  iand use, infras  are  sub‐cad‐use catego

e included bynt  for  them.ms of market or  example  S

ct economic d the use of her  explanati005; and Jon

ormation on t

ffected by floflooding  (re

tically in Figu

ge estimation, w

amages. 

nent 2: Structur

‐ 73 ‐

t  of  the  tots used  in  thastructure, hategories  (e.gry). 

y using estim.  For  “intangvalues, otheSection  3.6

damage to p’damage funion  and  also kman et al., 2

the: 

oods, and theepresented 

re 3‐1 and de

with the relatio

al Measures and

tal  damage. e Netherlandouseholds, cog.,  agricultura

ation measurgible”  damagr measures cfor  a  discus

physical objecctions’ to estPenning‐Row2008 for add

eir value; andby  floodwat

etailed below

onship between

d Flood Proofing

For  examplds  the  followompanies anal  use,  urba

res, such as age  categoriescan be chosession  of  met

cts, such as stimate these wsell  and  Chitional backg

d ter  damage 

w. 

n land use and f

May 2010 

e,  in  the wing main nd ‘other’. n  use,  or 

applying a s  that  are n such as thods  for 

structures damages 

hatterton, round.)  

function/ 

 

flood 

Page 92: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

a   D

iifsi(

 b   D

dnfoi

 c  S  S

fcap

 It is possthe totalaccustomall of theintensity

    whe                

                 For eachthe dama 3.3.3

Damage function on the 19factor of

d Management a

Flood Risk Asse

Intensity of fData on  the inundation cinundation  afactors  such significant  inintensity of f(Section 2). 

Number andDifferent typdamage  valunumber and flood is a parof  primary  dinformation o

SusceptibilitySusceptibilityfunctions  uscharacteristicadded as varpresented in 

ible to descri damage in amed to mathee specific poiny and characte

re:  Dmax,

i = r = m = n = hr = 

αi(hr  ni,r =

 damage catage assessme

Damage fun

functions reis given in Fig953 flood (Sef 1.0  in the c

m

i

n

r

D

and Mitigation P

essment 

flooding intensity of haracteristicsare  the mostas  the duratfluence on dflooding and 

 type of landpes of  land usuation.  For  etype as well rt of damage data  from  fieon data colle

y of land usey  relates  ecosing  flood  dcs, such as floiables in the Section 3.3. 

ibe how thesa flooded areaematical symnts in the floeristics of the

x,i =  maximumdamage location number number hydraulicparticula

r) =  stage dadamage particula

=  number 

egory a specent (e.g., corr

nctions 

late the  levegure 3‐2 for dee Kok et al. (hart) when w

iri Dh max,)(

Programme Com

a  flood,  (i.es) are essentt  important  ftion,  time ofdamage depeits measurem

d uses affecteses that correexample,  foras the elevatestimation. S

eld  surveys  oction and lan

s to floodingonomic  damadepth  measuow velocity omodelling eq

e elements ina in an equatmbols. The tood area and e flood: 

 

m damage amor land use cin flooded arof damage caof locations ic/flood  charar location mage functiofor category ar location r (0of objects of 

ific stage damrelating histo

el of damage damage to ho2005).) The fwater depth 

rin ,

mponent 2: Struc

‐ 74 ‐

e.,  the  affectetial  to damagfactors  in mef occurrence,ending on  thment is prese

ed land uses,espond with property  dation of propeSuch informaor  secondary nd use survey

g age  to  floodures  are  ther flood duratquations. Fur

n the damagetion. It is simpotal damages the damage 

mount for an category rea ategories in flooded areracteristics  (

on that exprei as a functio0 ≤ αi(hr) ≤ 1)damage cate

mage functioorical damage

to  flooding omes and thefigure shows exceeds 4.5 

ctural Measures 

ed  area,  the ge estimateseasuring  inte, and water e  types of  floented in the f

and their vadamage cate

amage,  informerties potentiation is normdata,  such  a

ys is presente

d  conditions. e  standard tion could alsrther details o

e model can bple to describare a summin all of the c

 

object or lan

ea e.g.,  intensi

sses the fracton of flood ch) egory i at loca

on can be dere data with flo

conditions. Aeir contents ithat flood dameters. Ther

and Flood Proof

flood water. The area anensity,  but  nvelocity  can ood.  Informaflood hazard 

lue egories are amation  on  thally affected ally availableas  public mad in Section 3

Often,  (stagtools,  but  oo be relevanton damage fu

be combinedbe in words foation of the categories re

(3.1) 

nd use catego

ty)  of  the 

tion of maximaracteristics 

ation r 

rived and theoodwater dep

An example on the Netheramage is totare  is a  large v

fing 

May 2010 

r  levels,  and nd depth of non‐intensity also have a ation on  the assessment 

a key part of he  location, by a certain 

e in the form aps. General 3.8. 

ge)  damage other  flood t and can be unctions are 

d to estimate or those not damages at 

elated to the 

ory i 

flood  at  a 

mum at a 

en applied in pth). 

of a damage rlands based al (100% or a variability  in 

Page 93: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 75 ‐  May 2010 

damage  functions, often different by  country.  For  example,  in  the United  States  the  Federal Emergency Management Agency  (FEMA) has developed  the HAZUS  risk  assessment  software model that includes damage functions for different damage categories4.   

 

Figure 3‐2  Example of a stage damage function for houses in the Netherlands (Kok et al., 2005). Note that 

the curves for building damage and contents show these as percentages of the total damage. 

 Influence of flood characteristics on the damage function Most stage damage functions  include water depth as the main determinant of direct damage. However, other flood characteristics, such as flow velocity or flood duration can also influence damages. Thieken et al. (2005)  investigated the  influence of these and other factors,  including flood  duration,  contamination  and  flood  damage  preparations,  based  on  data  for  the  2002 floods  in Germany. Other factors,  including psychological ones  like risk perception of residents in flood prone areas and their preparedness can also influence susceptibility to risk and, hence, damage. Such factors have yet to be included in damage functions − at least explicitly.  In the application of damage functions to estimate the damage for agricultural land use (e.g., for crops or  rice paddies), other  factors besides  flood depth are  important  in assessing damage. Duration of flooding, for example, can extend damage and/or prevent harvesting. There is also a seasonal effect, since damage depends on  the stage at which  floods occur  in  the growth and harvest cycle. Damage functions need to account for these damage processes (moment during the year, duration) and characteristics of the land use (such as crop characteristics).  Relationship between structural damage and economic damage An  important  source  of  economic  damage  is  the  structural  damage  to  buildings,  especially homes. Figure 3‐3 shows how economic damage is connected to structural damage. The level of structural damage  caused by  a  flood  is determined by  the physical  forces  (or  loads)  and  the building  resistance  (or strength)  (Kelman and Spence 2004). The degree of structural damage depends  on  the  intensity  and  magnitude  of  the  flood  (i.e.,  hydrostatic  and  hydrodynamic forces),  and  on  the  building’s  resistance  to  flooding.  To  convert  the  structural  damage  to economic  estimates  requires  insight  in  the  building’s  pre‐disaster  market  value  and  the replacement cost. Apart from damage to the structure, the damage estimate in monetary terms should also include damage to the inventory of the structure (for instance items in the building).  

4 see http://www.fema.gov/plan/prevent/hazus/ for more details 

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

Flood depth (m)

dam

age

fact

or

total damage

damage building

damage content

Page 94: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

 In the dedirectly rthe  degrdegree  obuildingsFor strucdamage during flo 

Figure 3‐3

 

3.3.4

There  ar‘absolutefunctionsthe infor 1. The 

In thflooddaminfor(agri

 2. The 

In thfloodpercrisk comrathe

 Figure 3‐also showthat in th(or  percedamage  

d Management a

Flood Risk Asse

escription of related to floree  of  structof  structurals. In Appendixctural damageis also  imporood events. 

  Schema o

Relative and

re  two  basic e  damage’  fus (percentagermation sourc

use of absoluhe absolute dd  depth  or  fage  during  hrmation,  can culture, hous

use of relativhe relative dad  depth  andentage) of this  calculatedpared  to  theer than in mo

‐4 depicts hows the differehe relative daentage)  as  avalue follows

and Mitigation P

essment 

damage funod charactertural  damage  damage  cax 2 existing me both the dertant for hum

of structural flo

d absolute da

approachesunctions  (a  se loss of the tces on land u

ute damage famage approflood  water historical  floobe used  to sing, infrastru

ve damage fuamage approd  flood  damhe maximum  by  combinie maximum onetary term

ow the differeent formats oamage approa  function  ofs directly from

 

Programme Com

ctions, aboveristics. Howeve  and  the  nuan  be  measumethods for tepth and flowman safety an

od damage ana

amage assess

  to  damage specific  finantotal potentiase, values of 

functions foroach, the damlevels  and  tods  combinegenerate  equcture, etc.).

unctions for dach, the dam

mage  for  eac potential dang  land  use potential  das. 

ent elementsof the damagach, the damf water  deptm the damag

mponent 2: Struc

‐ 76 ‐

e, the econover, it is someumber  of  daured  in  the the analysis ow velocity wilnd  loss of  lif

alysis. 

sments 

assessment ncial measural loss). The aassets and d

r damage assmage functiothe  direct  med with  dataquations  for 

damage assemage functionch  specific  laamage (100%information 

amage  to  ex

s are combinege functions fmage functionh, whereas e function. 

ctural Measures 

mic damage etimes imporamaged  or  dnumber  of 

of structural dl be importane as building

using  damare)  and  one approaches damage funct

essment ns describe t

monetary  dam  on  inundatdamages  in 

essment n describes tand  use  cate%  losses). Theand  asset  vpress  the  da

ed in the twofor both casen produces a in  the  absolu

and Flood Proof

estimate  is drtant to havedestroyed  budamaged  odamage are snt. The level ogs are  import

ge  functionsusing  ‘relatidiffer in the wions are com

the relationshmage  value. ion  depth  anspecific  asse

he relationshegory  as  a e total value alues.  Then, amages  as  a 

o approacheses. The main drelative damute  damage 

fing 

May 2010 

described as e insight into uildings.  The r  destroyed summarised. of structural tant shelters 

 

s;  one  using ive  damage’ way in which mbined: 

hip between Surveys  on nd  land  use et  categories 

hip between fraction  (or of assets at this  sum  is percentage 

s. The figure difference is 

mage fraction approach  a 

Page 95: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

 

Absolute approach 

 

 

Relative approach 

 

Figure 3‐4 

 The two apadaptability Absolute danew  regionRelative daland‐use  caapplied  to relative damsusceptibilitdamage  apfactors.  Absolute  ddamage  funavailable, th Note  that  fdistort the district levelikely.   3.3.5 A

Indirect  daeconomic liprevent  floflooding,  indisruption o 

Hcha

Hchar

anagement and 

ood Risk Assessm

Absolute and

pproaches hay to local data

amage  functn,  data  is  reqmage functioategories.  If a wider  regmage  functioties are similpproach  is  th

amage  functnctions alreahe relative da

for both appanalysis and el and the res

Assessment of

mages  includinkages of theood  damage nduced  prodor the costs o

Ad

Susceptibiassets

Hydraulic racteristics

Rdam

Su

Hydraulic racteristics

Mitigation Prog

ment 

Approach 

d relative dama

ave advantaga.  

ions are specquired  to derons are morethey  have  bion  for whicons can only ar (e.g., floodhus more  sui

tions  are  alsady exists.  If amage appro

proaches,  thehide errors. sults are pres

f indirect dam

de  such  catee economy, aand  other  l

duction  losseof emergency

Absolute depth damage function

lity of s

Value o

Damage

elative depth mage function

usceptibility of assets

V

Damage

gramme Compon

age approaches

ges and disad

cific  to  the arive  the  spece generally apbeen  derivedch  no  historibe extendedds to similar itable when 

so  advantageon  the othe

oach may be m

e varying  leveIf data at thsented at the

mages 

egories  as  daand the extralosses.  The es  of  their  sy services are

Land use information

of assets

Total value of assets at risk

Value of assets

nent 2: Structur

‐ 77 ‐

 

s. 

dvantages  in 

areas wherecific  absolutepplicable sincfor  a  certaical  flood  dad  to other aragricultural llarge  region

eous  wherer hand, detamore conven

els of detaile commune e commune le

amages  causa costs of emeloss  of  prodsuppliers  and also included

Land use information

al Measures and

Funct

applicability 

they have bee damage  fuce they look ain  region  andmage  data  iseas where dands and strunal  difference

a  compreheiled data on ient. 

at different level is combevel, this kind

sed  by  disrupergency and ouction  of  cod  customers,d in indirect c

Damage ($)

Damage (%)

100%

d Flood Proofing

tion 

to other are

een derived. nctions  for  tat damage imd  event,  thes  available. damage proceuctures). Thees  exist  in  t

nsive  set  of  asset values

geographic  lbined with dad of ‘false’ ac

ption  of  phyother actionsompanies  aff,  the  costs costs. 

Water delevel (m)

Water de

May 2010 

 

 

eas and  in 

For each that  area. mpacts on ey  can  be However, esses and e absolute he  above 

absolute s  is easily 

evels  can ata at the ccuracy is 

ysical  and s taken to fected  by of  traffic 

epth or )

epth (m)

Page 96: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

The lossevery signor road nimportanusing a mrelies  onapproachdevelope Today,  incertain  ineconomi Surveys cfor  indireand  indifunction indirect e

 

3.4

For  consassessmegovernmthat can risk and c Examplesstandardapproachthat the Based  ondevelopetested in An autom

A  larproc

The 

Ther(e.g.

Diffethe l

  

d Management a

Flood Risk Asse

es due to busnificant, espenetwork is afnt  companiesmodel  that  inn  “input‐outphes  are  beined for practic

n practice,  lonterruption pc activity (ad

can also be uect damagesrect damageof the directeconomic da

Damage m

sistent  decisient on a wid

ments  in  sevebe used acrocost‐benefit c

s  are  the  Hdised  damaghes, the  landdamage can n  the  approaed under  then Thailand – s

mated approa

rge number ocessed; 

underlying da

re may be a , situations w

erent areas coand uses and

and Mitigation P

essment 

siness interruecially  if  impoffected by flos  is  affectedncludes  the eput” models.ng  researchecal use. 

osses due  to period  (e.g. aded value) an

useful to det. Eventually, es. With  sucht damages. Fmage to the 

models 

ion‐making  ite level, such eral  countriesoss countriescalculation.  

HAZUS  methe  model  ded use data anbe easily estach  developee name of DAee Textbox 1

ach is specific

of damage ca

ata on land u

large numbewith various a

onsidered in d housing typ

 

Programme Com

ption and indortant econoooding and ha,  these  losseexisting netw  (See,  for  exed  and  publ

business  intea number of nd the numb

ermine the  ithis offers d

h  a  ratio,  it  iurther detailLMB are foun

t  is  desirableas for a rives  have  deves for the esti

hodology,  deeveloped  in nd damage  futimated if infed  in  the NeACA  (Damage1. 

cally attractiv

ategories and

use and value

er of  calculatalternative pr

the model upes are compa

mponent 2: Struc

‐ 78 ‐

duced losses mic hotspotsas to be closes  can  be  suwork of  linkagxample,  Van ished  in  aca

erruption aremonths) ander of affected

ndirect damadata that cans possible  tols on the appnd in Volume

e  to  have  a er basin or at loped  standamation of da

eveloped  in the  Netherunctions areformation foretherlands,  ae and Casua

ve, when: 

d/or a  large 

es of assets is 

tions and/or rotection sche

use the same arable). 

ctural Measures 

in other parts are floodeded for a longubstantial.  Thges within ander  Veen  e

ademic  litera

e generally ed a cost  factd employees.

age categorie demonstrato  estimate  thplication of the 2C. 

standardisethe countryardised methamage due to

the  USA  (lands  (Kok included  in ar a certain flo more  generlties Assessm

amount of  la

available in G

different  scemes and me

equation for

and Flood Proof

ts of the econ.  If an  imporg period or if his  effect  cann economy. Tt  al.  (2003))ature  but  ha

estimated by or  that  inclu.  

es and the dae a ratio bethe  indirect dhis approach 

d  approach level. With thods  and  sofo flooding as

FEMA,  2003et  al.,  2005a computer mood scenario ric model/tooment) and ha

and use data

GIS format; 

enarios beingeasures). 

r damage est

fing 

May 2010 

nomy can be rtant airport f a cluster of n  estimated The method ).  Yet,  these ave  not  yet 

assuming a des  the  lost 

amage costs tween direct damage  as  a to estimate 

for  damage this in mind, ftware  tools s well as the 

3),  and  the 5).  In  these model, such is available. ol  has  been as also been 

a need to be 

g  compared 

timates (i.e., 

Page 97: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

Textbox DACA (Dassessmof land uscenarioways  thland  usgovernmon a sta The Thaprovince Source: 

Leenders

   

3.5 E

Within  the values  are 

below. Furt

for example 3.5.1 F

There  are  dfinancial ansingle persoindividual oor regional perspectivepublic polic 3.5.2 E

For damageuses that co The basis founit. The ethat  is  rela“distort” m 

5 Since these what they calshadow pricesubsidies (‘tramarket pricesassume an ‘e

anagement and 

ood Risk Assessm

x 1  DACA (D

Damage and Cment model  ‘Huses and theos. The tool cat  tie damagse  planning, mental agencndard approa

i Departmene of Chiang R

“Developmen

s et al., 2009)

conomic and

context of dimportant.  S

ther discussio

e, Messner et

inancial vs. e

different  pernd economic von or firm, neor firm. Econowelfare, incl

e  is the approcy. 

stimating val

e assessmentould be poten

or valuation fconomic evaatively  easy arket prices a

ideal conditionll the ideal ‘shaes by trying to aansfer payments or influences quality’ of all p

Mitigation Prog

ment 

amage and C

Casualties AsHIS‐SSM’. Their economic calculates dirges  to  their oflood  manaies and depaach and trans

t of Water Reai, which incl

nt  and  Use/D

d financial is

damage  asseSome  of  the

on is included

t al., 2007). 

conomic valu

rspectives  onvaluation. Fineglecting pubomic evaluatiuding impactopriate one t

ues of assets

ts  it  is  imporntially damag

favoured by nluation of goto  accomplisand need to b

ns are never fulfdow price’ of thccount for somts’ to particularof major buyerotential buyers

gramme Compon

Casualties As

ssessment), ise assessmentvalue, as werect damage, origins and  tagement  andartments towsparency in m

esources hasludes several

Demonstratio

ssues in dam

essment  the e main  (and, 

d in Appendix

uation 

n  damage  apnancial evaluablic affairs anions are broats on intangito apply  if ca

rtant  to haveged. The ques

neo‐classical oods and sersh.  Howeverbe taken into

filled in a real‐whe good under me of the distorr individuals or rs and sellers ws and sellers. 

nent 2: Structur

‐ 79 ‐

ssessment) an

s based on tht takes  into all as the diffeproduction lhat are desigd  mitigationwards more cmethods and 

 tested DACA rivers. 

n  of  DACA  i

mage assessm

economic  vayet,  fully  un

x 3 and provi

ppraisal,  startations considd focusing onder. They seeble goods analculations of

e  insight  in  tstion is what

economists irvices which r,  it  is  widelo account in d

world market, nexamination. Ttions that are egroups), or by ith other agend

al Measures and

nd its applica

he Dutch damaccount the serent charactlosses and ingned  to aid d  planning  Dollaboration data. 

A in a pilot ar

n  de  LMB”  (

ment 

aluation of dnresolved)  is

ded in backg

ting with  theder damage frn the actual fek to assess tnd services. Tf  flood dama

he values of economic va

s the marketare  traded  iny  recogniseddamage estim

neoclassical ecoThey translate measy to measuretrying to accoudas into ‘compe

d Flood Proofing

ation to Thail

mage and casuspatial distribteristics of flondirect damagdecision makDACA  also  pdue to  its re

rea in Thailan

(Anonymous, 

amages  and ssues  are  sum

ground literat

e  distinction rom a perspefinancial burdthe impact onThis broader eage are to be

f  the objects alue to assign

t price for an n  the marketd  that  severmation5.  

onomists try to market prices ine such as taxesunt for monopoetitive’ market 

May 2010 

land 

ualties bution ooding ges, in kers  in pushes eliance 

nd; the 

2009; 

land use mmarised 

ture; (see, 

between ective of a den on an n national economic e used  for 

and  land  to them.  

object or t  is a  task al  effects 

calculate nto and listic prices that 

Page 98: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

The concwhen it ibecause diminutioduring a (Messne Similarly,depreciareligious a peoplediversity applied.  3.5.3

In an ecobuilding dependinor later,  Damage a  certainimportaneconomior decrecan also 

 

3.6

3.6.1

Apart  froterms,,  tcalculatioexample Note thaby those importan Note thamonetarsocietieslife.  Valuvisible wthese dislife separ 

6 One excedamage as

d Management a

Flood Risk Asse

cept of depres damaged breplacemenon  in  value  oflood are usr et al., 2007

,  for  a  smtion  are  inaor heritage s (such as ancthat may be

Time value 

onomic analythat  is  wortng on expectand on other

values that an  year  in  thent  to  take  inc growth incrase with chachange.  

Loss of life

Introductio

om  the  estimthere are sevon of damage. In this Secti

at while these currently emnce. 

at when damary value or da, different duing  the  losswhen  economscussions, thorately and ind

eption is the apssessment in th

and Mitigation P

essment 

eciation shoulby a flood. Rent  usually  inof  somethingsually  substit). 

all  group  opplicable  anstructures wicient trees an key to surviv

of money 

sis it is importh  USD  50,0ations peopler factors.  

are used in a e  past. Whento  account rease values,nging condit

 and health 

mation  of  ecveral approaces in differenon some exis

e approachesmpowered to 

ages like the amage sum pecision‐makes  of  life  direcmic  ‘market’ ose currentlydependently 

pproach to estimhe Netherlands

Programme Com

ld be appliedplacement covolves  improg  over  its  prtuted by new

of  irreplacead  market  vath emotionalnd spirit shrinval of a large

rtant to consi000  this  yeare have about

certain daman  one  is  estchanges  in  but values cions (like cha

effects 

conomic  damches  to  the et measures. Lsting approac

s and methodconduct dam

loss of life arper fatality), ters  and diffectly  raises  etvaluations  ay conducting from the eco

mating loss of li. 

mponent 2: Struc

‐ 80 ‐

 in order to rosts, alone, covements  wroject  usable w, more prod

ble  assets, alues  may  nl value or spines in the MRr system. Oth

ider the valur  could  havet the future a

age model artimating  damthe  values an also decreanging popul

mages,  or  coestimation ofLoss of life anches and liter

ds are not yemage assessm

re expressed there is no uerent disciplinthical  and  poare  used  for damage asseonomic dama

ife that is includ

ctural Measures 

reflect the vacan sometimewhile  deprecilife. Old  goo

ductive and b

replacemenot  apply;  suritual significRB), and formher standards

e of money oe  a  higher  oand their will

re usually basmages  for  thand  amountease and damation densitie

nversion  of f other damand general herature are bri

et part of staments6, this sh

in terms of eniform apprones  apply difolitical  questother  damaessments preages.  

ded in the stand

and Flood Proof

lue of a goodes overestimaation  accouods which  arbetter perfor

t  cost  accoch  as  artisticance tied to ts of cultural os of valuation

over time. Forr  lower  priceingness to co

sed on data ce  current  sitts  of  damagmage factors ces), while rel

damages  intage  types andealth impactsefly summari

ndardised mehould not ref

economic damoach given thfferent  valuetions  that  areage  categorieefer to assess

dard model for 

fing 

May 2010 

d at the time ate damage, nts  for  the re  damaged rming goods 

ounting  and c  treasures, the belief of or biological n need to be 

r example, a e  next  year onsume now 

collected for tuation  it  is ges.  Usually, can increase lative values 

to  economic d/or  for  the s are an easy ised. 

ethods used flect on their 

mage (e.g., a hat different es  to human e  not  easily es.  To  avoid s the  loss of 

r flood 

Page 99: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

3.6.2 Lo

In  recent yJonkman, 2area:  1)  Inform2)  An ana3)  An est The  applicaflooding stuto estimatebreaches (shigh  level oalso be useAn examplewhere the w

 

Figure 3‐5 

 For smallerassess humused to indperson’s  instability  in for maintaiwith a 1m dthe floodwa 3.6.3 H

Important nand their im

anagement and 

ood Risk Assessm

oss of life 

years  several 2007).  In gen

mation regardalysis of the eimate of the 

ation of  thesudied. For anye flood characsuch as  in theof detail. Gend. In this anae of a mortaliwater is rising

Example of a

2007). 

r‐scale floodsman instabilityicate the comnstability.  Ovflows of relaning vertical depth and a vaters. Furthe

Health effects

non‐lethal hemportance is 

Mitigation Prog

ment 

methods haneral  the  follo

ding flood chaexposed popumortality (pe

se  steps  and y applicationcteristics (seee Netherlandneral estimatalysis the effety function isg rapidly, so t

a mortality func

s where velocy (i.e., ‘topplimbination of verall,  the  avtively  low destability  ran

velocity of 1 mr details on h

 and social an

ealth impacts highly depen

gramme Compon

ave been devowing  steps 

aracteristics;ulation and eercentage of 

the  level ofn, the output e Section 3.3ds or New Ortes of the poects of warnis presented ithat people h

ction derived fo

cities are moing’) in flooddepth (h – [mvailable  studepth‐velocity nge  from 0.6 m/s would mhuman instab

nd environm

 of floods arendent on (am

nent 2: Structur

‐ 81 ‐

veloped  for  tare needed 

vacuation prdeaths) amo

f detail of  thof hydrodyna). For large‐srleans), stepsssibilities forng systems an Figure 3‐5. have limited t

or large‐scale flo

ore  important flows. In gem]) and velocdies  and  expmultiples. Thm2/s to aboost likely leadbility are inclu

ental impacts

e injuries andmong other fa

al Measures and

he estimatioto estimate 

ocedures; ng the expos

e  analysis deamic flood simcale flooding 2 and 3 canevacuation lso need to bThis functiontime to reach

ooding in the N

t, criteria havneral, depth‐city (v – [m/s]periments  shhe critical deut 2 m2/s. Thd most individded in Appen

d illnesses. Thactors), gener

d Flood Proofing

on  for  loss ofloss of  life  i

sed populatio

epend on  thmulations cag associated wn be applied wof the populbe taken inton is applicableh a safe place

Netherlands (Jo

ve been deve‐velocity mul]) that wouldhow  that  peepth‐velocity his means  thduals to be sndix 4. 

he occurrenceral health and

May 2010 

f  life  (see n a given 

on. 

e  type of n be used with dyke without a ation can o account. e to areas . 

 

nkman, 

eloped to tiples are  lead to a ople  lose multiples hat a  flow wept into 

e of these d medical 

Page 100: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

infrastrufloodwatapproachcompreh In  additiThere  is (see, e.g. Flooding damageshiring of 

 

3.7

The  resuflood dam 

The d

The categ

 “’Unof th

Dam As the efinformat2.7). Thescope of  Damage values) aper hectdistrict.   Example A damagThis flooan  extreinhabitanestimate Table 3‐1The spatshowing discussio 

d Management a

Flood Risk Asse

cture  in  the ter  (fresh  wah to “predictihensive overv

on,  there  aralso evidenc., Bennet, 197

  can  also  has are generalappropriate 

Presentatio

ults  of  flood mage is calcu

damage amo

absolute damgories; 

nderlying’ dathe overall dam

mage per hect

ffects of a flotion on the dae  resolution othe analysis 

per  hectareare available tare over  a  la

e of a damage

ge assessmend scenario deeme  coastal nts where  floed with the D

1 offers an otial damage dthe density 

ons on the rev

and Mitigation P

essment 

area  (beforeater  or  salt ing” these heview of the av

re  often  longce of a  link b70). 

ave  adverse lly analysed bspecialists. 

on of damag

damage  assulated for a gi

ount for the fl

mage value b

ta (raw data mage) such a

tare as an ind

ood are spatamages. Geoof  these mapand the data

  can  be  detin a high levearger  area w

e assessment

nt for a floodepicts the floflood.  This  sood  consequutch standard

overview of  tdistribution  fof damage pvision of the 

 

Programme Com

e  and  immedwater)  and ealth effects. vailable infor

ger  term  psybetween psyc

effects  on by means of 

ge assessme

essment  caniven flood sce

lood scenario

by category a

that has alres numbers of

icator of “da

ially distributgraphical infops and  the  le available. 

ermined  preel of detail pewhen damage

d scenario  in oding of the scenario  descuences  can  bdised damage

the distributifor a  flood scper hectare. national polic

mponent 2: Struc

‐ 82 ‐

diately  after duration  of Hajat et al. (mation regar

ychological  hechological he

the  environf qualitative/d

nts results 

n  be  presentenario, the fo

o (in USD or a

and the distri

ady been pref flooded hou

mage density

ted  it can beormation sysevel of  spatia

ecisely  if  the er unit area. e  functions  a

the Netherladensely popucribes  the  flbe  serious.  Te model at ro

on of  the  tocenario  in theThese  resultcy on flood p

ctural Measures 

the  flood), flooding,  Th

(2004) and Arding health i

ealth  effects ealth effects a

ment  and  thdescriptive m

ed  in  differeollowing pres

another curre

ibution of th

esented in muses, or flood

y” in the area

e relevant to tems (GIS) faal detail dep

underlying  dIt is also posare  available 

ands  is offereulated South‐ooding  of  anhe  total  damoughly 23.7 b

tal damage oe Netherlandts  are used  iprotection in t

and Flood Proof

climatic  facthere  is  no  shern et al. (2mpacts of flo

as  a  result and post  floo

he  social  sysmethods and 

ent ways.  Assentations are

ency); 

e total dama

onetary damed hectares o

a.  

present mapcilitate this. (end on  the  (

data  (e.g.,  lasible to averafor  a  larger 

ed below as a‐Holland provn  area with mage  for  thisbillion Euros. 

over damageds  is given byn  flood  risk the Netherlan

fing 

May 2010 

ors,  type  of standardised 2005) offer a oods.  

of  flooding. od mortality 

stem.  These require  the 

suming  that e possible: 

age over the 

mages as part of farmland; 

ps that offer (See Section (geographic) 

and  use  and age damage area, e.g.  a 

an example. vince due to one million s  scenario  is 

e categories. y Figure 3‐6, studies  and nds. 

Page 101: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

Table 3‐2 

Residences 

Commercial

Vehicles 

Infrastructu

Airports 

Agriculture 

Direct dama

Total 

 

Figure 3‐6 

 

3.8 D

If no damagevents. Thethe  type  omeasurableclassificatiobenefits of  The  table  bhowever, davailability approach h

anagement and 

ood Risk Assessm

  Distribut

Province in t

Damag

and inventory

l and public bu

re 

ages due to bu

Damage inte

Data collectio

ge functions ae  table belowof  data  and e  items  that on  of  flood  dflooding shou

below  can  bedata on manyof  secondaas been appl

Mitigation Prog

ment 

tion of damage

the Netherlands

e Category 

uildings 

usiness interru

ensity per hecta

on 

are available,w offers a gesources  thacan  be  use

damages  (seeuld also be in

e  seen  as  thy of  these  itry  data,  timied in Stage 1

gramme Compon

e over damage c

s (Jonkman et 

uption 

are of the flood

, they need teneral overvieat  could  be ed  as  data.  Te  Section  3.ncluded.  

he model  listtems  are  stillme  and  budg1 of the FMM

nent 2: Structur

‐ 83 ‐

categories for a

al., 2008). 

Direct

(mln

2

ing of South Ho

o be developew of  the dautilised  to The  table  is 2.1).  As  part

of  informatl often  impoget  constrainMP‐C2. 

al Measures and

a flood scenario

 damage  

n. EUR) 

16,000 

2,300 

40 

300 

500 

1,900 

2,700 

23,740 

olland Province

ped using dataamage categocollect  data,based  on  tht  of  this  dat

ion  for  sevessible  to  colnts.  Section 

d Flood Proofing

o for South Holl

% of total d

6

1

1

10

e in the Netherl

a from historories,  their d,  and  a  sumhe  presentedta  collection,

ral  items.  Inlect  given  th3.9  shows 

May 2010 

land 

damage 

9% 

0% 

0% 

1% 

2% 

8% 

1% 

0% 

 

ands. 

rical flood definition, mmary  of d  general ,  data  on 

practice, he  limited how  this 

Page 102: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 84 ‐  May 2010 

Table 3‐3    Overview of Flood Damage Data 

 

Category 

Definition 

Type 

Source of data 

Summary of data item

s that could be collected

 

Direct da

mag

es 

  

  

Loss of life and 

injuries 

Rep

orted nu

mbe

r of deaths, injuries and

 missing

 persons 

due to the

 floo

Second

ary 

data 

 

District/Provincial 

level direct floo

damage repo

rts 

 

‐ No. of d

eaths 

‐ No. of injuries 

‐ No. of m

issing

 persons 

Dam

age to 

prop

erties and

 

infrastructure. 

Estimated

 rep

lacemen

t or restoration

 cost of an affected

 

structure an

d inventories in the

 targeted areas such as 

houses, schoo

ls, offices, com

mercial and

 indu

strial 

buildings and

 installation

s, hydraulic works, ene

rgy, 

transportation

, infrastructures and

 sup

plies/assets of 

individu

als and bu

sine

sses 

‐ No. of h

ouses collapsed or dam

aged

 ‐ No. of b

usiness collapsed

 and

 dam

aged

 ‐ Km

 of roads 

‐ No. of schoo

ls/classroom

s ‐ No. of irrigation sche

mes 

‐ Other item

s. based

 on the actual indicators tha

t are available in the

 Provincial and

 District damage 

repo

rts 

Crop

 dam

ages 

Agriculture land

 inun

dated or agriculture produ

ction lost, 

food

 and

 seed stocks dam

aged

 

‐ Ha of crops destroyed

 ‐ No. of fruit trees destroyed

 ‐ Ha of land

 dam

aged

/covered

 in sand 

‐ Tonn

es of expe

cted

 harvest lost 

‐ Stocks of p

rodu

ce and

 seeds lost 

Livestock 

damages 

Drowne

d livestock and

 loss of income du

e to distress 

sales 

‐ No. of d

ead po

ultry, large and sm

all livestock 

Dam

ages to 

fishe

ry 

Dam

aged

 aqu

aculture and

 fishing eq

uipm

ent 

‐ Fish/shrim

p po

nds damaged

 ‐ Fish cages, rafts and

 traps dam

aged

/lost 

‐ Boats lost  

Dam

age to 

padd

Inun

dation

 dep

th‐dam

age relation

ships and effect of 

flood

ing du

ration

 and

 tim

ing on

 net ben

efits 

Prim

ary da

ta 

Focus Group

 

Discussion 

‐ Hypothe

tical flood

 dam

age to paddy

 in relation to 

inun

dation

 dep

th and

 tim

ing of floo

ds 

Dam

age to 

houses 

Inun

dation

 dep

th‐dam

age relation

ship and

 hou

se value

 Prim

ary da

ta 

Hou

seho

ld/ 

busine

ss survey 

‐ Actual and

 hypothe

tical dam

age to hou

ses as 

percen

tage of h

ouse value

 in relation to 

inun

dation

 dep

th 

Page 103: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 85 ‐  May 2010 

     

Category 

Definition 

Type 

Source of data 

Summary of data items that could be collected 

Indirect damages 

  

 

Cost of illness 

Costs associated with increased incidence of water borne 

diseases compared to conditions of no flooding. Such 

costs include additional cost of health care that families 

and individuals spend on flood‐related illnesses; and 

additional expenditures from local government for 

disease prevention and treatm

ent and for sanitation 

control during the flood 

Primary data 

District 

authorities, line 

agencies 

‐ Amount spent by individuals on flood related 

health care 

‐ Loss of labour from flood‐related disease 

‐ Amount spent on drugs, campaigns, care for 

disease prevention 

Cost of 

temporary 

relocation and 

rescue 

Costs by local government and NGOs incurred before, 

during and after a flood 

Primary data 

 

District, NGOs 

‐ Transport, temporary shelter costs, costs of food 

and drinking water, etc. 

Income losses 

Losses due to disruption of economic activities and/or 

services by the flood for (i) individuals, landless labourers, 

families and enterprises; (ii) large commercial and 

industry enterprises that have been partly or fully closed 

during high flood water levels 

Household survey 

Business survey 

‐ Cost of repair/reconstruction of residential 

structures, including: 

‐ Hypothetical damages to the residential 

structures based on flood levels 

‐ Agricultural assets/incomes, crop losses 

‐ Livestock losses, fish/shrimp losses 

‐ Other HH income sources losses (e.g., home‐

based businesses, hired labour) 

‐ Loss of work days 

‐ Health costs 

‐ Damage to business structures, equipment and 

inventory 

‐ Losses in revenues and employment 

‐ Private expenditures for flood protection 

Higher cost of 

living 

Due to relocation water, food and fuel that otherw

ise 

would be available on the farm

 must be purchased 

‐ Costs/purchases of food, water, fuel, etc. 

Cost of 

prevention 

measure 

Preventive m

easures 

‐ Cost of sand bags, etc. 

Cost of cleaning 

up after the 

flood 

Cleaning of houses, shops and other buildings 

‐ Labour costs and m

aterials 

Benefits 

  

  

Flood benefits 

Positive aspects of flooding for agriculture, fisheries and 

otherw

ise 

Primary data 

Focus Group 

Discussion 

‐ Household benefits from fishing the flood waters, 

fertility and pest control savings. to fields. 

Page 104: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 86 ‐  May 2010 

3.9 Flood damage assessment in the Mekong River Basin 

3.9.1 Scope and selected areas 

In  Stage  1 of  the  FMMP,  several  focal  areas were  selected  to  investigate  in detail  the  flood damages and risks. These areas and their counties were:  Country   Focal Areas Thailand:  Lower Nam Mae Kok Lao PDR:  Bokeo province and the Lower Xe Bang Fai River basin Cambodia:  Kratie province, Right Bank Bassac River and Left Bank Mekong River Viet Nam:  Upper  Se  San  River  basin,  Plain  of  Reeds  (PoR)  and  Long  Xuyen Quadrangle 

(LXQ)  The  four delta  focal areas  in Cambodia and Viet Nam compose two transboundary areas, one east of the Mekong River and the other west of the Bassac River.  The  detail  of  the  assessment  is  at  district  level,  although  part  of  the  data  is  available  at commune level. (See Section 3.9.4 on data collection and surveys, below.)  Below,  the  general  implementation  of  damage  assessment  is  described  and  results  are illustrated for three districts in Cambodia that were analysed as focal areas in the Stage 1. These are  the  districts  of  Koh  Andet,  Koh  Thom  and  Kampong  Trabek. More  information  on  the damage  assessments  for  these  districts  can  be  found  in  the  Volume  2C  “Flood  Damages, Benefits and Flood Risk in Focal Areas”.   3.9.2 Approach and methodology 

As  described  in  Section  3.3.4,  there  are  basically  two  approaches  to  flood  damage/risk assessment: absolute damage and relative damage. In the absolute damage approach, historical damage data for an (administrative) area are used to assess the flood damage/risk in that area. In the relative damage approach inundation‐damage relationships are developed on a per unit (land area such as hectares or homes) basis, and the flood damage/risk is assessed by applying the per unit risk to the number of units in the concerned area.   For the top‐down approach only a limited set of data is needed to determine flood damage (in absolute damage curves) and it should be available at government agencies (see Section 3.3.4).  For  the  bottom‐up  approach,  various  data  sets  and many  processing  steps  are  required  to generate relative damage curves (see Section 3.3.4).  In  this  study  both  approaches  are  applied  for  damages  to  housing  and  agriculture.  For infrastructure damage and relief costs, only the top‐down approach can be applied due to a lack of adequate spatial information.  Hydrological hazard data (peak water discharges and volumes for different return periods) are of sufficient accuracy  to be used  in  risk assessment. The methodology can usually be applied basin‐wide. However, use of the data is not easy. Hydrological hazards must be converted into flood  hazards  (with measures  of  flooding  depth  and  duration  for  different  return  periods). Limited  topographical  information  and  the  lack  of  available  high  quality  models  hamper accurate flood damage/risk assessments. Flood damage/risk maps for LMB focal areas should, therefore, be considered with caution.  

Page 105: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 87 ‐  May 2010 

Flood vulnerability assessments have been made  for a number of sample districts  in the  focal areas. These assessments allow for the estimate of indirect damages due to flooding in addition to reported direct damages. Damage curves could be estimated providing the relation between flood damages and inundation depth and time of flooding in certain areas.  There  is a GIS‐based  tool  that allows  for  the calculation of  flood damages/risks by combining flood maps (see Chapter 2) and other available GIS data sets with their derived damage curves. This tool is, in principle, applicable basin‐wide, provided that it is supplemented with flood maps and that adequate GIS data sets are available.  3.9.3 Damage categories 

In the LMB the most important damage categories that were analysed as part of Stage 1 of the project are:  

Infrastructure and Relief The  damages  combined  in  this  category  included  those  to  facilities,  equipment  and materials  for  education,  health,  irrigation,  bank  erosion,  fisheries,  transport, communication, industry, construction, drinking water and sanitation, along with the costs of rescue operations, support and relief.  

Housing Housing damages measured the value of homes swept away or demolished by floodwaters, partly  damaged  or  submerged,  and  those with  damaged  roofs,  along with  other  private property  damage  such  as  damage  to  cultural  and  historical  structures,  offices,  small industrial units, markets and commercial centres and warehouses.  

Agriculture Agricultural  losses were measured  in  rice  growing  areas,  flower  and  vegetable  growing areas, and areas  for other annual  crops and perennial  crops, and also  included  losses  to large and small livestock and poultry, agro‐chemicals and erosion of farm land and housing land. 

 The  importance  of  these  categories  varies  among  the  focal  areas  given  their  different topographical characteristics and pre‐existing levels of flood protection. The rank share of each category in terms of total flood damages for the areas in the four MRB countries are presented in Table 3‐4.   

Table 3‐4    Observed rank share of damages in the focal areas 

Categories  Laos  Thailand  Cambodia  Viet Nam 

Public infrastructure  3  2  1  1 

Housing  2  3  3  2 

Agriculture  1  1  2  3 

Source: Direct flood damage inventory 

Description of rankings: Number 1 is the most important share; Number 2 is moderate share, and Number 3 is a small share. 

 3.9.4 Data collection and surveys 

In Stage 1 of  the FMMP a data collection and processing methodology was developed, which was expected to yield the required data for the focal areas, within the constraints of availability of  secondary  data,  time  and  budgetary  limitations.  This  data  collection  and  processing methodology is summarised here. 

Page 106: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 88 ‐  May 2010 

Flood damage data is collected and flood level data is measured from various administrations at provincial,  district  and  commune  levels.  At  the  provincial  and  district  levels,  flood  damage records were collected for as many years they existed.   Households  and  businesses  were  surveyed  in  order  to  inventory  of  flood  vulnerability characteristics and direct and indirect flood damages.  Focus group discussions in the project areas also provided insight into a range of issues such as the benefits of flooding, traditional coping mechanisms and community resilience.   One of  the purposes of  surveys was  to  collect  and/or  validate existing  information on direct damages  for  an  agreed  reference  flood;  and,  to  the  extent  possible,  and  to  document  and quantify indirect damages associated with the reference flood. For this purpose the 2006 flood was  selected  as  this  flood  was  considered  the  ‘reference  flood’  given  its  characteristic  as ‘average flood’. The year was appropriate since the survey was conducted while the memory of the flood was relatively fresh.   Household  and  business  interview  respondents  were  asked  to  also  estimate  damages  they would suffer if water levels were to reach higher levels than in 2006.   The  sources  of  data  on  direct  and  indirect  damages  included  interviews  with  officials, households, and businesses:  

Provincial and District officials Review and validation of existing data on casualties and direct damages caused by historic flood/erosion  events.  The  data  consisted  of  extensive  listings  of  in‐kind  and monetary damages. Damage categories included educational facilities, healthcare facilities and assets, road and transport facilities, irrigation facilities, water supply and sanitation infrastructure, power facilities, and communication infrastructure.  

Households Collection of  data  from  individual households  for  the  reference  year  in which  significant flooding/erosion  occurred  (2006).  Data  collection  included  household  characteristics, characteristics of the recent flood(s), losses to residential structures, hypothetical damages to  the  residential structures  for higher  floodwater  levels, agricultural assets and  incomes, measures  of  crop  losses,  livestock  losses,  fish/shrimp  losses,  other  non‐agricultural household  income sources (e.g., home‐based businesses, outside employment) and health impacts.  

Local businesses (non‐home‐based) Collection  of  data  from  individual  businesses  for  the  particular  reference  year  in which significant  flooding/erosion  occurred  (2006).  Data  collection  included  business  data, characteristics of  the  recent  flood(s), direct  and  indirect damages  to business  structures, equipment and inventory, impact on revenues and employment, and expenditures for flood protection.   

In addition, the field work  in each study area  included collection of baseline vulnerability data and focus group discussions on preparedness:  

 

Collection of baseline flood vulnerability data  In  consultation with  local  district  and/or  commune  officials  and  existing  databases,  data were  assembled  to  document  key  aspects  of  flood  and  erosion  vulnerability.  The  data included:  demographic  information  on  population  composition  and  growth,  number  of 

Page 107: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 89 ‐  May 2010 

households,  household  assets,  economic  activities,  poverty  statistics,  land  ownership information,  land use and cropping patterns,  fisheries production, animal husbandry, and inventories  of  the  types  of  structures  and  infrastructure  in  the  area.  In  addition,  the baseline  incorporated  data  on  business  activities,  educational  facilities  and  assets, healthcare  facilities  and  assets,  road  and  transport  facilities,  irrigation  facilities,  water supply  and  sanitation  infrastructure,  power  facilities,  and  communication  infrastructure. This  data  feeds  readily  into  the  flood  data  database  in  addition  to  being  useful  for  the formulation of flood risk management strategies.  

Focus group discussions on community preparedness The survey team facilitated focus groups with local leaders, community/mass organisations and men and women living in the study area who perform different economic activities and are of different socio‐economic status. The discussions elicited qualitative  information on the  beneficial  and  detrimental  effects  of  floods  and  erosion.  Prior  to  commencing  the discussions,  a  guidebook  was  prepared  to  standardise  the  approach  and  to  promote comparisons.  The  focus  group  discussions  covered  the  history  of  flooding  in  each  area, participants’ perceptions of ‘good’ and ‘bad’ floods, benefits of floods for paddy cultivation and  fishing,  traditional  coping mechanisms  and  strengths  and weaknesses of  community preparedness and resilience to flooding.  

 For  each  of  these  approaches  a  survey  tool  was  developed.  The  tools  consisted  of questionnaires (for the first three approaches) and a guideline (for the focus group discussions). For  focal areas where bank erosion  is  the main  cause of damages, a  revised methodology  in order to collect data at district  level for each relevant river bank section, without the need for household or business interviews or focus group discussions. The full set of tools consists of:   

Questionnaires  for a Provincial and District Level  Inventory of direct  flood damages/bank erosion; 

Questionnaires for District Flood vulnerability/bank erosion baseline database; 

Questionnaires for District flood events/bank erosion; 

Questionnaires for District Indirect flood/bank erosion costs; 

Guide for Focal Group discussion; 

Household questionnaire; 

Business questionnaire; and 

National Report outline.   These  tools were  translated  into  local  languages and  spreadsheets  for questionnaire analysis were prepared and provided  to  the survey  teams, along with guidelines on how  to prepare a national report.   The data from the surveys, interviews, group discussions, and field observations, combined with the data in the governmental damage reports, serve as the basis for the damage functions and damage‐probability curves.  

Page 108: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 90 ‐  May 2010 

Overview of data sources for damage assessment using a GIS  For the absolute approach to flood damage (see Section 3.3.4) the data requirements are lower than  for  the  relative  approach.  A  Geographic  Information  System  (GIS)  is  required  for  the relative  approach,  combining  spatial data with  tabular data.  Figure 3‐7  shows  the difference schematically for agriculture, housing and infrastructure damage and risk assessments.  Table  3‐5  offers  an  overview  of  the  data  sources  used  to  determine  flood  damages  in  the Cambodian focal areas. Maps were produced at both district and commune levels, although the commune  level  data  for  housing  damages  were  partly  based  on  district‐level  information (average house values).  

Table 3‐5    Data sources used for mapping damages in the Cambodian Mekong Delta. 

Category  Definition  Source 

Information on flood characteristics: Hydrology and Topography  

ISIS maximum water levels for different return periods of flooding 

Max. water levels for different seasonal 

periods (e.g., early flood season, rainy season) 

and various return periods (e.g., once every 2, 

5, 10, 25 or 100 years) 

ISIS hydraulic model (MRC) 

Digital Elevation Model (DTM, DEM) 

Topographic data for the whole MRB   MRC GIS data 

Information on land use and values 

District and commune/village boundaries 

‐  MRC GIS data 

Village locations and number of households per village 

‐  MRC GIS data 

Paddy coverage (Japan International Cooperation Agency (JICA) land use map) 

Coverage (areas) of early floods and of 

seasonal rice and rainy season rice cultivation 

MRC GIS data, JICA 

Average house values per district  ‐  FMMP‐C2 surveys 

Damage functions 

‘Damage ‐ floodwater depth’ curves for damages to housing and rice harvests at the district level 

Relation (mathematical function) between 

the local flood level (flooded areas) and the 

damage on housing or rice cultures 

FMMP‐C2 surveys 

  

Page 109: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 91 ‐  May 2010 

 

Figure 3‐7  The absolute and relative flood damage assessment approaches require different data sets. 

Data

re

qu

ire

d

GIS

: lan

d us

e

= vi

llage

and

hou

seho

ld d

ata

Sur

vey:

hous

ing

data

/ val

ues

Sur

vey:

agric

ultu

re d

ata/

val

ues H

ydra

ulic

mod

el (I

SIS

) dat

a: c

alcu

late

d flo

od le

vels

Flo

odin

g re

ports

: dis

trict

/ com

mun

e da

mag

e da

ta

GIS

: lan

d us

e

= ag

ricul

ture

Ag

ricu

ltu

re

(ann

ual/

pere

nnia

l cro

ps,

lives

tock

, pou

ltry,

ferti

liser

s,

chem

ical

s, e

rosi

on e

tc. )

Ho

usin

g

(hou

ses,

offi

ces,

she

ds, c

ultu

ral

build

ings

, ind

ustri

al u

nits

,

mar

kets

, war

ehou

ses

etc.

)

Infr

astr

uctu

re &

re

lie

f

(for

edu

catio

n, h

ealth

, irr

igat

ion,

fishe

ries,

tran

spor

t, co

mm

uni-

catio

n, in

dust

ry, d

rinki

ng w

ater

/

sani

tatio

n, re

lief e

tc. )

GIS

: lan

d us

e

= in

frast

ruct

ure

data

Sur

vey:

infra

stru

ctur

e da

ta/ v

alue

s

Flo

odin

g re

ports

: cou

ntry

/ pro

vinc

e da

mag

e da

ta

GIS

bas

e da

ta: D

TM

(DE

M),

adm

inis

trativ

e bo

unda

ries

Hyd

rolo

gica

l dba

se: m

easu

red

flood

leve

ls (a

lso

mod

el d

ata

can

be u

sed)

Rela

tive d

am

age (

%)

- flo

od d

epth

gra

phs

Absolu

te d

am

age (

$)

- flo

od le

vel g

raphs

co

mp

lex

sim

ple

Page 110: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 92 ‐  May 2010

3.9.5 Derivation of damage functions 

For  the  estimation  of  damages  for  specific  floods,  the  following  data  sources  and  equations need to be combined (also see Section 3.3.2 for similar information):  a)  Data on land use and values; b)  Data on flood characteristics; and c)  Damage functions.  During  the  first stage of  the study  (in 2008) household survey were carried out to  investigate flooding extents and flood damages in several districts. This survey showed that for some items (e.g.,  houses,  roads)  the  maximum  annual  flood  depth  largely  determines  the  amount  of damages. In agriculture there is a difference in damages between the ‘early flood’ crop and the ‘rainy  season’  crop. Damage  to  the  ‘early  flood’  crop  is mainly  caused by  June –  July  floods, while damage to the ‘rainy season’ paddies is the result of October flooding.   Government  data  from  the  commune  level  and MRC  survey  flood  damage  data  taken  from three Cambodian districts  can be used  to derive  the  relationships between  floodwater  levels and flood damages for the three categories of infrastructure and relief, housing, and agriculture. Figure 3‐8 shows the results for Koh Andet District.  

Page 111: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 93 ‐  May 2010

 

 

Figure 3‐8  District flood damage curves for three categories of damages in Koh Andet District in Cambodia. 

 Damage functions for housing from the household and business survey  In  addition  to  the  damage  curves  derived  from  the  districts  data,  damage  functions  were derived using data from the household and business survey that relates damage to floodwater depth  in  and  around  houses.  This  approach  followed  the  “relative  damage  approach”  (see 

Koh Andeth: Direct & indirect damages Infrastructure & Relief

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

max water level at Borey Cholsar (M+MSL)

Dam

age

(Mill

ion

US

D)

damage

fit

Koh Andeth: Direct & indirect damages Housing

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

max water level at Borey Cholsar (M+MSL)

Dam

age

(Mill

ion

US

D)

damage

fit

Koh Andeth: Damages Agriculture

0.00

0.40

0.80

1.20

1.60

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

max water level at Borey Cholsar (M+MSL)

Dam

age

(Mill

ion

US

D)

damage

fit

Page 112: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 94 ‐  May 2010

Section 3.3.4). Thus, functions  include water depth and damage fraction. Figure 3‐9 shows the relative damage function derived for housing damages for Koh Andet District.  

 

Figure 3‐9  Example of a damage function for housing, relating housing damage (as % of the total value) to 

floodwater depths. 

 Damage functions for rice paddy cultivation  Based  on  information  collected  during  the  Focal  Group  Discussions,  damage  curves  for  rice crops  in  relation  to  flooding  depths  in  the  districts  of  Koh  Thom,  Koh  Andet  and  Kampong Trabek  have  been  estimated  both  for  early  flood  season  rice  paddies  and  for  rainy  season paddies.  The  results  are  presented  in  the  graphs  below,  showing  three  levels  of  damage, depending on the timing of the flood.  In this case, damages were most directly dependent on the  time  of  year  in  which  the  flooding  occurred.  For  other  regions,  damage  to  rice  paddy cultivation can also be dependent on the duration of the flooding.    

House damage curve - Koh Andet District (Takeo)

y = 0.0351e0.9444x

R2 = 0.9881

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

Flood water depth in yard (m)

Dam

ages

Temporary

Semi-temporary

Overall

Page 113: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 95 ‐  May 2010

 

Figure 3‐10  Relative flood damage curves for rice paddies, Cambodia. 

 

3.9.6 Creation of damage maps 

There are essentially two types of damage maps: 1. Damage maps based on absolute damage curves; and 2. Damage maps based on relative damage curves.  Examples of both and explanations of the differences are presented in Section 3.3.4.  Figure 3‐11 depicts the steps for creating the (absolute or relative damage curve based) maps. The data for creating the damage maps can be combined in several ways, but no matter which analysis is used, the (absolute or relative damage curve based) maps should be similar.  1.  Damage maps based on absolute damage curves   Absolute  damage  curves  are  created  with  historic  flood  damage  data,  relating 

floodwater depths for a specific area to damage (see Figure 3‐8). The flood level data at the  time/date  of  flooding  can  be  taken  from measurements  at  a  gauge  station  in  a district  or  determined  using  a  hydraulic model  covering  that  same  district. Absolute damage  curves  are  linked  to  the  long‐term  flood  levels  from  the  same  station, generating  in  a  damage  probability  curve.  Damage  figures  for  certain  flood  return periods  can be  interpolated  from  this  curve.  In  the example  in  Figure 3‐11,  the map shows  district  boundaries  plus  the  damages  for  specific  flood  return  periods  in  the district with the data represented on a  ‘pie’ chart on one map and a bar chart on the other. 

 2.  Damage maps based on relative damage curves   Relative damage curves are created with damage figures related to the flood depths at 

the  damage  locations.  (For  example,  see  Figure  3‐9  (housing)  and  Figure  3‐10  (rice paddies).)  The  damage  data  may  come  from  a  field  survey  or  may  be  based  on professional estimates. A land use map depicts the spatial distribution of different land use areas  (such as  rice growing areas). A  flood map  (see Chapter 2) shows  the water depths  in  an  area  for  a  certain  flood  return  period  (based  on  hydraulic modelling 

Damage Curve for Early Flood Paddy, Cambodia

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5

Flooding depth (m)

Dam

ag

e (

US

$/h

a)

1 of June

1 of July

1 of August

Page 114: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 96 ‐  May 2010

results). By combining the  land use map (e.g., rice paddies, villages or roads) with the flood map  (water depths at specific  flood return periods), the areas with rice paddies and  certain  water  depths  for  different  flood  return  periods  are  specified.  This information can be combined with  the  relative damage curves, yielding a measure of the damages  from  the  flooding of areas  like paddies. Maps  like  those  in  Figure 3‐11 shows  the  damages  for  specific  flood  return  periods  in  the  area  with  the  data represented on a ‘pie’ chart on one map and a bar chart on the other. Maps can also be generated by shading such as those in Figure 3‐12 and Figure 3‐13. 

 3.9.7 Results of damage assessments 

The damage assessments results for district level focal areas in Cambodia have been generated using the absolute damage approach. Table 3‐6 shows the results for Koh Andet District for four floods of  four different probabilities. The results can also be shown on maps. Figure 3‐12 and Figure 3‐13, for example, display the total damage and the damage per hectare for rice paddies.  

Table 3‐6  Damage data for different return periods for Koh Andet District. Damage is shown in million 

USD.  

  Probability (1/year) 

Damage Category  1%  5%  10%  50% 

Housing  0.05  0.04  0.03  0.00 

Infrastructure and relief  1.14  0.75  0.69  0.10 

Agriculture  2.15  1.58  1.48  0.35 

Total  3.35  2.37  2.20  0.45 

 By combining the above damage assessments with the probability estimates, the overall risk can be assessed, as will be shown in Section 4.5.  As the ‘relative damage curve’ method uses spatial information available on maps, the level of detail that may be obtained  is higher than with the  ‘absolute damage curve’ method.  In both cases care needs to be taken if data from different detail levels is combined.  To  create maps  based  on  relative  damage  curves,  there  is  a  need  to  perform  a  series  of calculations both in a spreadsheet and in a GIS. For details on the steps and calculations in the spreadsheet, see the spreadsheet with the necessary guidelines that is included on the CD/DVD available at the MRCS FMMP Office in Phnom Penh.     

Page 115: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

 

Figure 3‐11: 

anagement and 

ood Risk Assessm

Steps (simpli

Mitigation Prog

ment 

ified) to create 

gramme Compon

maps based on

nent 2: Structur

‐ 97 ‐

n absolute and 

al Measures and

relative damag

d Flood Proofing

ge – flood depth

May 2010

 

h curves.

Page 116: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

Textb

Camb The  IlocatiBy  tawith dpossibtransfmap.  Camb To  caInterncan bto be be  ‘raperioand bsee FThesedistric

 

d Management a

Flood Risk Asse

box 2: Creatin

bodia, creatin

SIS‐based  floion maps, to king  floodwadistrict‐averable  to  calculferring the d

bodia, creatin

alculate  damnational Coope used as a b‘early flood’ ainy  season’ d) with theseby combiningigure 3‐9) in e results can cts or commu

and Mitigation P

essment 

ng Specialised

ng a housing d

oodwater  or generate wa

ater damage age home vallate  the  flooata from the

ng a rice padd

ages  to  rice peration Agebasis. The padpaddies, whpaddies.  Bye rice paddy  the data witthe spreadshbe transferreunes (see Figu

Programme Com

d Damage M

damage map 

basin  wateater depth  incurves  for dues and dataod  damage  te spreadsheet

dy damage m

harvests  forency (JICA)  laddies that areile the other y  combining maps  in a Gth the rice daheet, it is posed to a GIS toure 3‐13).

mponent 2: Struc

‐ 98 ‐

Maps Based on

 based on rel

r  depth mapnformation  (bdamage  to hoa for the numo  housing  pt to a GIS, th

ap based on 

r  different  flond use map e flooded oncpaddies (on the  floodwa

GIS, transferriamage curvesssible to calcuo display dam

ctural Measures 

n Relative Da

lative damag

ps  can  be  coby return peromes  (Figurember of houseer  village  anhese results c

relative dam

ooding  returshowing thece every twohigher grounter  depth ming the GIS ds (of e.g. Julyulate the dammages to the r

and Flood Proof

amage Curve

e curves 

ombined  witriod)  for eache 3‐9), combieholds per vilnd  per  commcan be displa

age curves 

n  periods,  thrice cultivati years are conds) are consimaps  (by  floodata to a sprey for ‘early flomage to the rrice crop on a

fing 

May 2010

es 

th  village h village. ining  this lage, it is mune.  By yed on a 

he  Japan ion areas onsidered idered to od  return eadsheet ood’ rice; rice crop. a map by 

Page 117: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

Figure 3‐12 

anagement and 

ood Risk Assessm

Example of a

fields in 3 dis

Mitigation Prog

ment 

a damage map 

stricts and their

gramme Compon

based on relati

r communes in

nent 2: Structur

‐ 99 ‐

ve damage cur

 Cambodia. 

al Measures and

ves, showing to

d Flood Proofing

otal damage to

May 2010

 

rice paddy 

Page 118: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

Figure 3‐1

d Management a

Flood Risk Asse

3  Example o

fields per

and Mitigation P

essment 

of a damage m

r hectare in 3 di

Programme Com

ap based on re

istricts in Camb

mponent 2: Struc

‐ 100 ‐

elative damage 

bodia and their 

ctural Measures 

curves, showin

communes. 

and Flood Proof

g damages to r

fing 

May 2010

 

rice paddy 

Page 119: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

 

CHA 

  

APTEER 44 

FLOOOD RISSK ASSSESSMENT

Page 120: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 121: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

4 F

4.1 In

In  risk  assechapter  depresenting assessmentThe final se

 

4.2 G

Flood risk is   Ris For examplexpected dyear. Since referred to  In  flood  risassessed.  Fincludes the 1. The st

This  ihydrol

2. Next, shouldrelatiohazard

3. To assof  flooassess

4. By com Figure 4‐1 each of thepicture, eac In Section 4 

anagement and 

ood Risk Assessm

LOOD RISK

ntroduction 

essment,  thescribes  the  athe assessmt can be usedection demon

General appr

s generally de

sk = Probabilit

e, if an area amage  from this risk numas yearly exp

k assessmenFigure  4‐1  she following st

arting point nformation logical procesthe  relationsd  be  derivedonship.  Thesed assessmentess the floodod damage  isment). mbining these

shows  clevere steps yields ch graph shar

4.4 this appro

Mitigation Prog

ment 

 ASSESSME

  results  of  bapproach  toent results (Sd  to evaluatestrates how 

roach 

efined by the

ty x Damage

has a probabsuch  floodin

mber reflects pected econo

t, both  the phows  conceptteps: 

is  informatiocan  be  obtsses. ship  betweed.  This  can e  first  two  s. d damage a rs needed;  i.e

e steps the re

rly, using  seva set of datares a common

oach is elabor

gramme Compon

ENT 

both  hazard risk  assessmSection 4.3). e  the effectsrisk is determ

e simple equa

bility of floodng  is USD20 the average 

omic damage

probabilities tually  the  pr

on on the  fretained  from 

en  the  floodwbe  done  ussteps  are  des

relationship be.,  the  ’dama

eturn period o

veral graphs a that fits inton data axis w

rated for area

nent 2: Structur

‐ 103 ‐

and  damagement  (SectionSection 4.4 d of measuremined for a ca

ation, 

 

ding of 1% pemillion,  the  rexpected ec. 

and consequrocess  of  risk

equency of cehistorical  d

water  dischasing  a  hydrascribed  in m

between the age  function’

of a certain d

(starting  in  to the next st

with a graph u

as in the LMB

al Measures and

e  assessmentn  4.2)  and  thdescribes hows and  the  levase study are

er year (or 1/risk would eqonomic dama

uences of  flok  determinat

ertain river  fldata  or  pro

rge  and  theaulic  model more  detail  in

flood charac(see Chapte

damage level 

the  lower  rigep in an intesed in the pr

B. 

d Flood Proofing

ts  are  combihe  several  opw the resultsvel of accepta for the LMB

  (4.

/100 per yearqual USD 200age per year

ood events hation  for  a  riv

floodwater diobabilistic  an

e  water  (flooor  a  stage‐n  Chapter  2 

cteristics ander 3 on  flood

can be asses

ght hand  coregrated procerevious step. 

May 2010

ned.  This ptions  for s of a risk table  risk. B.  

.1) 

r) and the 0,000 per , it is also 

ave  to be ver  and  it 

ischarges. nalysis  of 

od)  depth discharge on  flood 

 the level d damage 

ssed.  

rner) how ess. In the 

Page 122: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

Damag

4) D

Figure 4‐1

 

4.3

4.3.1

To  estimconsequenumber with a Mthat a repoints usfor all ev Howevera  limitedfloods. Fevents  aeach of tdamage  

Table 4‐1 

Return 

Probabi

(per yea

Flood da

 Differentrecurrendamage.

d Management a

Flood Risk Asse

3) Damagassessme

Dama

ge D

Determinatio

  Conceptu

Presentatio

Economic r

mate  the  floences of flooof flood even

Monte Carlo segression anasing a randomvents and can

r, rather thand  number  ofFor example, re used  as  tthese flood rassessment. 

  Illust

period (year) 

lity of exceed

ar) 

amage (USD) 

t flooding scece  interval b  Another me

and Mitigation P

essment 

ge ent

age D

Retperio

on of the risk

ual approach fo

on of the res

isk 

ood  risk  of od events thants should besimulation. Tlysis suggestm selection. In be combine

n looking at ef  potential  flothe annual fthe  standard eturn period

rative summary

ance/flooding

enarios can bbetween two easure  often

Programme Com

Water depth

urn od T

r determination

sults of risk a

an  area,  inft could affecte analysed wihe simulatios for existingn this way, fld to estimate

every possibleoods which flood, the 1/2return perios, models ca

y of damage an

g 1/2

Damage

e defined byfloods with   used  is  the

mponent 2: Struc

‐ 104 ‐

Return perioT

Water depth h h

n of flood risk.

assessments

formation  ist that area. Fith numericaln takes existg data to randood hazards e the risk. 

e type of flooare  represen2, 1/5, 1/10 od or  frequen be used to

nd probability c

5

1/

e1/2  Dama

their return a certain flooe  probability 

ctural Measures 

od

s  needed  onFor a full probl models. Oneting data anddomly generaand damage

od, the standntative  for  thand 1/100 (rency measureo generate a 

alculations for 

/5 

age1/5  Dam

period or freodwater  leveof  ‘exceedan

and Flood Proof

Dischar

1) Probaanalysisdischarg

Dischar

2) Hydramodelin

n  the  probababilistic anae useful way d then uses tate data for mvalues can b

ard approachhe  spectrum read: once pees  I  flood  esthydraulic sim

a range of flood

10 

1/10 

mage1/10  D

quency; i.e., el and the conce’  of  an  e

fing 

May 2010

rge Q

abilistic s of river ges

rge Q

raulic ng

 

abilities  and lysis, a large to do this is he equation missing data be estimated 

h is to select   of  possible er 100) year timates.  For mulation and 

d scenarios. 

100 

1/100 

Damage1/100 

the average orresponding event with  a 

Page 123: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 105 ‐  May 2010

specified damage; i.e., the probability (per year) that a certain damage value will be exceeded. These two metrics can be stated in terms of each other as follows:    Probability of exceedance = 1 / return period        (4.2)  This means  that  the  event  with  a  100  year  return  period  has  a  probability  of  exceedance (flooding of greater magnitude and damage) of 1/100 per year.  The  relationship between  the  return period  and  the  damage  can be plotted  in  a  graph  (see Figure 4‐2 – left). The longer the return period, the more extreme the event and the higher the damages. However, even with higher return periods, damages will not increase exponentially. In fact, the expected damages begin to reach a plateau (the curve will  ‘flatten’) as the maximum potential  damage  is  reached  and  additional water  adds  little more  to  significant  harm.  The relationship between the probability of flooding and a given damage value can also be displayed graphically (see Figure 4‐2 ‐ right). Events that occur with a  low probability and  large damages are shown on the left side of this graph.  The figures below are based on the assumption that damages only occur for floods that occur (on  average)  once  per  year  or with  a  smaller  probability.  However,  it  is  also  possible  that damages occur multiple times per year in the same area. In that case, a certain set of damages could be exceeded with a  frequency  that  is  larger  than once per year. For example a certain damage value can be exceeded twice per year  if such  floods occur twice or more per year.  In that  case  the  right  side graph  in Figure 4‐2  could display  frequencies/return periods  that are larger than one. The data on damages is collected for each flooding event and the events data note the number of such floods. 

 

Damage ($) Damage ($)

Return period (year)

Probability of exceedance

(1/year)

1 2 5 10 25 100 1/100 1/10 1/5 1/2 1

 

Figure 4‐2  Relationship between return period and damage (left) and probability of flooding and damage 

(right). 

 Using this information, it is possible to determine the expected value of damages for an area, as presented below. The unit of risk is measured in annual monetary damages and is referred to as expected economic damage. Note that the risk/expected damage can also be determined for a single unit of  land7; e.g., per hectare.  In such case  the  risk  is presented  in  terms of expected monetary damages per year per land area such as in USD/ha/year. The risk for a whole area is relevant  when  one  wants  to  know  the  absolute  level  of  risk  and  consider  risk  reduction measures (see also Section 4.4). The risk per hectare is of interest when one wants to compare relative risk between areas.  

7 It is preferable to estimate the damage per hectare for the actual surface of land that has been flooded. However, the exact size of the flooded area is not always known and the damage needs to be averaged over a larger administrative area than only the flooded area.  

Page 124: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

 The  risk/shows  thfigure thalso the arisk  (if  thintegral c Note thalead  to dmultiplyiway  to  tadditionaapplies to 

Da

mag

e [U

S$/

ha]

1/100

B

b

A

Figure 4‐3

 When a likely appjust  sumomitted. The  genperiods) (e.g. 100 The  resudamage they  offcontributlargest  ceasier  toprotectioincluded  4.3.2

An impoestimate

d Management a

Flood Risk Asse

/expected  dahe  relationshe risk can beareas ‘a’, ‘b’, he curve cancalculus).  

at just multipdouble counting Damage1/the  y‐axis,  oal risk from eo the other d

1/25 1/10

C

c

  The area 

approxim

large numbeproach a cont

mming  the  ar 

eral  experieform a majo

0 years) can b

ults  of  risk  cafor differentfer  insight  ition of  specicontribution o  see  the  ron works  as  in Section 4.

Risk to life 

rtant indicatoe this type of 

and Mitigation P

essment 

amage  can  bhip  between  measured b‘c’, ‘d’ and ‘e

nnot be descr

plying the damting and an o

/2 with a retuoverlapping  peach flood (pdamages/pro

1/5

D

d

below the curv

mated by summ

er of events wtinuous curveeas of blocks

nce  is  that  tor part of  thee very high, t

alculation  ca areas can bn  the  spatiaific areas  to to  the  overaelationships well  as  poin.5. 

or in risk evarisk, mortali

Programme Com

be  determineprobability  oy summing ae’ can be appribed by an e

mages from Toverestimatiourn period of partly  A,  B,  Cprobability ofbabilities. 

e

ve, the total risk

ing the areas of

with differente. In that cases A, B, C, D 

the  events  we  risk. Althouthis effect is o

an  be  showne shown. Theal/geographicthe overall  fall  risk  level between  flo

nt  to  other  i

aluation and ty data and r

mponent 2: Struc

‐ 106 ‐

ed  by  calculaof  flooding  areas A, B, C, 

proximated byequation  for

Table 4‐1 witon of  the damf ½ per year oC  and  D.  Insf 1/2 – proba

E

k or expected d

f the rectangles

t return perioe the risk/exand  E  and  t

with  the  higugh damagesoften largely 

n  on maps.  Fe advantage c  distributioflood  risks. Tcan  be  easilooding  and nsights.  Exam

decision‐makrelated flood

ctural Measures 

ating  the  areand  the  damD and E. For y triangles an use of a mo

th their probmage. Figureone would ‘estead,  one  sability of 1/5)

1/2

damage (for exa

s, A, B, b, C, c, D

ods is knownpected valuethe  triangles 

ghest  probabs  for events wcompensate

For  example of the use o

on  of  flood This  implies  ty  identified. the  presencmples  of  risk

king is the risd event data 

and Flood Proof

ea  under  themage  (Figure a more prec

nd added to fiore exact me

ability of flooe 4‐3 shows wextend’ the ahould  calcula) x Damage1/

Probability

ample, in USD/y

D, d, E and e. 

, the stepwiscan be approa, b,  c, d  an

ilities  (or  lowwith high  retd by the low 

the  expecteof flood risk mrisks  and  that  ‘hot  spoMaps  can  a

ce  or  absenck maps  for  t

sk to life (losare required.

fing 

May 2010

e  curve  that 4‐3).  In  the 

cise estimate ind the total easure using 

oding would why: by  just rea E all the ate  just  the 

/2. The same 

y [-] 

year), can be 

se curve will oximated by nd  e  can be 

west  return turn periods probability. 

ed  economic maps  is that thus  to  the ots’ with  the also make  it ce  of  flood he  LMB  are 

ss of life). To . The loss of 

Page 125: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

life  can  bedesigned to(similar to T The  risk  to shows the pat a logarith4‐4 shows a

 

Probexce

10-3

10-5

10-7

Figure 4‐4 

 In  additionindividual rrisks of traf4.3 for furth 

4.4 R

4.4.1 E

The results education m 1. Measur2. Measur Figure 4‐5 omeasures othe damagewith  larger 

8 A FN curve ivalue. The difcurve. 

anagement and 

ood Risk Assessm

e  estimated o show the pTable 4‐1).  

life  is generprobability ofhmic scale, man example o

bability oeedance

10

Example of a

,  the  risk of isk due to floffic or diseasher details). 

Risk reductio

ffects of anti

of a flood rimeasures. Ba

res to reduceres to reduce

offers an oveon risk. It asse up to a protprobabilities

is very similar tfference is that

Mitigation Prog

ment 

with  the  aprobability of 

ally  referred f flooding leameaning that of an FN curve

of e (1/yr)

0 10

an FN curve. 

flooding  to ooding can bee. These resu

n measures 

‐flooding and

sk assessmensically there 

e the probabie the consequ

rview of possumes that mtection level s (smaller ret

o the curve thathe damage va

gramme Compon

proaches  deflooding and

  to as societading to a cethe difference8. 

00 10

the  individue compared tults can be u

and risk eva

d flood prepa

nt could be vare two cate

lity of floodinuences of floo

sible measuremeasures to rewith a certaiturn periods)

at shows the pralue (in this cas

nent 2: Structur

‐ 107 ‐

scribed  in  Sd the loss of 

al  risk.  It canrtain numberce between t

000

al  (death of o individual rused as  input

aluation 

aration measu

very useful togories of floo

ng; oding.  

es and schemeduce the prn probability are controll

obability of excse loss of life) is

al Measures and

ection  3.6.  Alife for sever

n be shown  ir of fatalities.two axis‐units

Fatalitie

a person)  carisks for othes for decision

ures on risk 

o evaluate thod risk reduct

matically showobability willof flooding. ed and do no

ceedance resultshown on the 

d Flood Proofing

Again  a  tablral events or 

in an FN curv. Both axes as is a factor 1

es

an be  calculaer activities sun‐making (se

he effects of tion measure

ws the effectsl completely In other worot cause any

ting in a certainhorizontal axis 

May 2010

e  can  be scenarios 

ve, which are shown 10. Figure 

 

ated.  The uch as the ee Section 

flood risk es: 

s of these eliminate ds, floods y damage. 

n damage of the FN 

Page 126: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

For examarea up tMeasurebuilding period. M Note thathe consreallocat 

Measur

‐ Streng

‐ River w

‐ Retent

Figure 4‐5

 

4.4.2

Cost‐benreductionother woon cost  ‐Rowsell athe UK (M Investmewherevedistributimpacts, analysis. effects.  In such acomparethe  activbenefits managemstrengtheeconomidifferent

  Damag

1

d Management a

Flood Risk Asse

mple, this is tto a certain lees to reduce timprovemenMeasures can

at while comsequences, thtion of the flo

res to reduce 

gthening of dy

widening (“roo

tion and emer

  Effects of

Basics of co

nefit  analysisn. A project ords, the ben‐ benefit anaand ChattertMAFF, 1999, 

ent  projects er  possible,  gional  effectsincluding  inToo often, h

a  ‘limited’ coed with  the mvity  is  considare  lower  t

ment  this  mening  of  floc flood damat  types of co

ge ($)

1/100 1/10

and Mitigation P

essment 

he case whenevel; e.g., for the consequents, reduce thn be combine

pensation anhese measureood damages 

flooding prob

ykes and emba

om for rivers”

rgency storag

f measures on f

ost‐benefit an

s  is  used  to should be uefits generatlysis  in the cton (1977) or2000) and Au

can  be  sysgiven  a mone  and  uncertantangible  onehowever,  in p

ost  ‐ benefit ameasurable cdered  attracthan  the  comeans  that od  proofing)ages to detests have  to b

P 1/5 1/2

Programme Com

n dykes or ema major flooences of floohe consequend, so there w

nd  insurancees do not redcosts. 

bability 

ankments 

”) 

flood risk. 

nalysis 

evaluate  whndertaken  if ted by the prcontext of flor in the guideustralia (BTRE

stemically  anetary  value. ainties whilees, must  bepractice, the 

analysis, the costs of  the active  (it  geneosts,  the  actcosts  of  i

)  are  comparmine whethbe  included: 

Probability of exceedance

(1/year)

mponent 2: Struc

‐ 108 ‐

mbankmentsd of 50 year oding such asnces of an evewill be a comb

are also ofteduce the tota

Measure

‐ Land us

‐ Second

‐ Flood p

above 

hether  a  cerit  results  in oject should ood managemelines for cosE, 2001). 

nalysed  withCost  ‐  bene

e  pointing  totaken  into  aanalysis  is o

measurable activity.  If  therates  an  inivity  is  not ncreasing  saared  with  thher an  investcosts of  inve

  Damage

1/

ctural Measures 

s are built to return periods adaptation ent (total dambined reducti

en mentionedal damages. T

es to reduce f

se planning 

dary flood defe

proof building

ground levels

rtain  measuran  increase exceed its coment  is givent‐benefit ana

h  individual fit  analysis  p  alternativesaccount  in  a often narrowe

economic bee benefits arcrease  in  ecattractive.  Iafety  againshe  decrease ment  is attraestment  (fixe

e ($)

/100 1/10

and Flood Proof

provide protd.  of  land use cmages) for a gon in risks.  

d as measureThey are only

flooding conse

ences 

s (e.g. raising 

s)

re  achieves  eof economicosts. Further   in the workalysis (CBA) d

effects  estimprovides  an  os.  In  theory, competent ed to tangibl

enefits of anre higher  thaconomic  benn  the  contest  flooding in  the  yearactive.  In the ed and variab

Proexc

(

1/5 1/2

fing 

May 2010

tection to an 

controls and given return 

es to reduce y a financial 

equences 

buildings 

 

enough  risk c welfare.  In information 

k by Penning developed in 

mated  and, overview  of all  relevant cost‐benefit le monetary 

n activity are an  the costs, nefit).  If  the ext  of  flood (e.g.,  dyke 

rly  expected  cost figure, ble) and  the 

obability of ceedance (1/year)

Page 127: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 109 ‐  May 2010

costs of maintenance and management. The benefit measure  is the reduction of the expected economic damage.  Restating  this  in  terms  of  an  equation,  a  flood  risk  reduction  investment  is  attractive  in  the terms of a cost ‐ benefit analysis if:  

  )(DEI                 (4.3)    where:  I =  investment in project/measure [e.g in USD/yr] 

   ΔE(D) =  reduction of expected economic damages [e.g. in USD/yr]  The Greek letter delta here is used to mean ‘the change’ but of course the change in expected economic  damages  here  is  best  described  as  the  reduction  in  the  damages  since  the investments are designed to result in changes that reduce damages.   The reduction of the risk/expected economic damages can be calculated with a simple equation looking at the before and after changes:  

  NDEDEDE )()()( 0             (4.4) 

   where:  E(D)0 =  expected economic damage in the original situation [e.g. in USD/yr] 

E(D)N = expected economic damage after measures/project completion [e.g. in USD /yr] 

 The expected economic damage can be determined through the approaches outlined in Section 4.2.  The change in the expected damage value due to different types of risk reduction measures can be determined according to the principles presented in Section 4.3.1.  The  above  approach  works  if  both  the  investments  and  the  benefits  can  be  expressed  in monetary units for the same unit of time (e.g., USD/yr). In many cases, investments in flood risk reduction are one‐time costs where the benefits are expected to continue over a  long period, such as for a dyke construction project, whereas the benefits are expressed on an annual basis. To conduct a cost benefit, the time element needs to be standardised for both the investment costs  and  the benefits.  The way  to  standardise  the benefits  is  to  calculate  their net present value. Any  costs  and benefits  that occur over  future  time periods  need  to be discounted  to determine their net present value. The following general formula (as presented in Appendix 3) can be used to do that:  

 

n

t

ii

r

CBNPV

1 )'1(               (4.5)    where:  NPV =  net present value [e.g. USD] 

   Bi =  benefits in year i [e.g. USD]    Ci =  costs in year I [e.g. USD]    t =  time [year]    r’ =  reduced interest rate [‐] 

 The reduced interest rate r’ is generally used for discounting. It is equal to the rate of economic growth minus  the  rate of  inflation. When one assumes an  infinite  time horizon  the discount factor approximates 1/r’ and the net present value of the benefits becomes ΔE(D)/r’. 

Page 128: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

4.4.3

A specifideterminare depethat are dyke.  The Deltasystems.following In econoreductionstrengtheto floodwprobabiliassociatebe plotteminimal.correspocorrespo This applevel  forresults  hNetherlaprobabilisafety sta

 

Figure 4‐6

Hig

d Management a

Flood Risk Asse

Economic o

c form of thene an optimaendent on thprotected by

a Committee  The  Commig a major floo

omic optimisan of the risk. en and raise waters exceeity  of  floodined damage. Bed as a functi  This  is  consonding dyke honding protec

roach was ar  the  largest have  been ands. For coaities betweenandards were

  Principle 

gh probability

and Mitigation P

essment 

optimisation 

e cost ‐ beneal level of prohe  level of pry dykes. The 

e in the Netheittee  began  iod that cause

ation,  the  incIn the examthe dykes. Teding the floong  (the  higheBy summing tion of the safsidered  the height is knowction level in 

pplied after flood  proneused  to  destal areas,  thn 1/4,000 pee set at 1/1,2

of economic op

Programme Com

fit analysis isotection wheotection. Thichoice of pr

erlands has aits work  to  ied enormous 

cremental  inple of the Nehis simple apod defences. er  the  dykesthe costs andfety level. A poptimal  poinwn. Because tterms of a pr

the Dutch 19e  area,  Southrive  safety he optimal  ler year and 1/250 per year a

ptimisation. 

mponent 2: Struc

‐ 110 ‐

s economic on both the inis  is the caserotection  leve

applied econonvestigate  pdamage in th

vestments  inetherlands, thpproach assuThus, each d

s  the  smallerd the expectepoint can be nt.  (See  Figuthe statistics robability can

953  storm  suh  Holland  (vstandards  fevel of prote/10,000 per yand 1/2,000 p

Small p

ctural Measures 

optimisation. nvestments ine,  for examplel  is depende

omic optimisapossibilities  fohe Netherlan

n more  safethe investmenmes that floodyke height cr  the  probabed damage odetermined wre  4‐6.)  At  tof the water

n be defined.

urge  to detevan  Dantzig, or  flood  dection has beyear. For Dutper year.  

probability

and Flood Proof

This approacn protection e,  for  flood ent on the h

ation to floodor  new  safetds in 1953. 

y are balancnts consist of oding can onlcorresponds ility  of  floodr risk, the totwhere the totthis  optimumr levels are al

rmine an op1956).  Eventefences  throen chosen wtch river basi

fing 

May 2010

ch is used to and the risk prone areas height of the 

d protection ty  standards 

ced with  the the costs to ly occur due to a certain 

ding)  and  an tal costs can otal costs are m  point,  the lso known, a 

ptimal  safety tually  these oughout  the with  flooding in areas, the 

 

Page 129: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

Economic oexample, thtaking  into case of floo 4.4.4 R

The estimatto define ceSection  4.3Vrijling et a For  individuactivity, suc10‐4 per yea For societal4‐7). The limthat any nuwith  larger measures, tthe  limit  lisituation is 

 

Acceptabl

Figure 4‐7 

 The  above Netherlandfor  risk  to approach to 4.4.5 R

A tool used(vertical axand  expectgreen), unasubjective damage  cataken into a 

  Probabilexceeda

10-3

10-5

10-7

Calrisk

anagement and 

ood Risk Assessm

optimisation he optimal leaccount the 

oding and the

Risk valuation

tes of risk toertain standa3.2  for  definial., 1998; Jonk

ual  risk, a  thch as a probaar) the situati

l risk, a limit cmit line sets tumber of fataconsequencthe calculatene,  the  situanot acceptab

e societal risk

Societal risk 

concepts  fos where newlife.  At  preso safety stand

Risk matrix 

 to evaluate is) and expeted  damagesacceptable (redeterminatiotegories  (ecoaccount.  

ity of ance (1/yr)

10 100

Limit line

lculated k

Mitigation Prog

ment 

can  also be vel of raisingadditional co

e probabilities

for loss of lif

 life can be iards that indiitions). Morekman et al., 2

reshold  levebility of deation is not acc

can be deterthe acceptablities beyondes  is acceptad risk can beation  is  acceble and addit

of fatalities due

or  limits  for w  safety  stansent,  the  Nedard for flood

risk is the riscted damages,  a  certain  red) or subjectons  regardingonomic  dama

Fat1000

e

gramme Compon

applied  to og a house to osts of raisins of several w

fe 

ncluded in riicate the acce  information2009), but a s

l can be  set th of 10‐5 per ceptable and 

mined througle number ofd this are conable only wite compared weptable.  If  thional measur

e to flooding an

individual  anndards are deetherlands  apding. 

k matrix (seees  (horizontarisk  can  be  rt to further dg  the  risks.  Iage,  loss  of 

talities

nent 2: Structur

‐ 111 ‐

other  types ominimise floong the buildinwater levels th

sk valuation eptable leven  on  this  tosummary of t

to  indicate  tyear. If the arisk reductio

gh use of a lif fatalities vesidered unacth a smaller pwith the limit he  calculatedres are neede

Unacceptabl

nd the limit line

nd  societal  reveloped  thappears  to  be

e below). It prl axis). Basedranked  as  acdiscussion on In  order  to  clife,  environ

  Probability exceedanc

1

10-3

10-5

10-7

Calculrisk

al Measures and

of problems od damages cng, the damahat would lea

and decisionl of individuapic  is  found he main conc

the  tolerableactual calculan measures a

mit line in thersus the probcceptable. In oprobability.  Iline. If the cad  risk  is  aboed. 

le societal ris

e of acceptable 

risk  are  curreat meet  sociee  the  only  co

rovides a rand on  the magcceptable  (shits acceptabicategorise  thmental  or  so

of e (1/yr)

0 100

Limit line

lated

d Flood Proofing

of  various  sccan be deterage to the strad to flooding

n‐making. It isal or societal in  several  t

cepts is given

e  risk due  to ted risk is higare necessary

e FN curve (sbability of a hother words,n planning palculated riskove  the  limit

sk 

 harm. 

ently  exploreety’s acceptaountry  that 

king of the pgnitude of phown  on  theility (orange) he  damages, ocial  impacts

Fatali1000

May 2010

cales.  For rmined by ructure  in g. 

s possible risk. (See texts  (see n below. 

a certain gher (e.g., y. 

see Figure harm such , an event protection k is below t  line  the 

ed  in  the ble  limits uses  this 

robability robability e  chart  in based on different s)  can  be 

ities

Page 130: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

The choiassessmeis a subje 

Probab

ility  H

M

L

 

 

Figure 4‐8

 

4.5

4.5.1

This sectthe resulthe areasrelevant  Figure 4‐time serprobabiligraph  indamagesrelations(shown i 

  

Figure 4‐9

 

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

1910

1914

1918

Flo

od

/ w

ate

r le

ve

l (m

+ M

SL

)

0

10

20

30

40

50

60

70

0

Dam

age

(% o

f house

val

ue)

d Management a

Flood Risk Asse

ce of the boent can only ective determ

High 

Medium 

Low 

  Structure

Risk assess

Introductio

tion presentslts of the floos under studyin an overall 

‐9 outlines  thies output ofity of differe  the  upper s  (shown  graship  with  then the graph i

  Approach

Hydrolo

1922

1926

1930

1934

1938

1942

1946

1950

Dam

0.5 1 1.5

Flood / water

and Mitigation P

essment 

undaries betprovide informination. 

 

 

 

Low 

e of a risk matrix

sment for th

n and approa

s the results od hazard any. Note that brisk valuatio

he approach f  the  ISIS hydnt water  levright).  The  raphically  in e  flood  probn the lower r

h for estimation

ogical data

1954

1958

1962

1966

1970

1974

1978

1982

Year

mage

2 2.5

depth (m + field level)

Programme Com

ween the catrmation on th

 

 

 

Medi

Consequ

x. 

e LMB 

ach 

of risk assessalyses (Chapbenefits of flon. 

that was  fodraulic modeels can be aelationship  bthe  lower  lbability  data,right of the fig

n of the risk. 

1986

1990

1994

1998

2002

2006

3 3.5

mponent 2: Struc

‐ 112 ‐

tegories is anhe level of ris

 

 

 

ium  H

uences 

sment withinpter 2) and daooding are no

llowed  in  thel  (the graphnalysed and between  flooeft)  is  also ,  the  damaggure). 

  

1

1.5

2

2.5

3

3.5

1/10

0

1/5

0

Flo

od

/ w

ater

dep

th(m

+ f

ield

leve

l)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

1/10

0

1/5

0

Dam

age

($ /

ha)

ctural Measures 

n arbitrary onsk and not on

High 

n the contextamage assessot discussed i

is project  to   in  the uppepresented godwater  leveknown.  By 

ge  probability

Flood dept

1/1

0

1/5

P

1/1

0

1/5

P

and Flood Proof

ne. The outcon the accepta

t of the MRBsments (Chapin detail here

estimate  riser  left of  the raphically  (shels  (or  flood combining  ty  curve  can 

h - Probability

1/2

Probability (-)

Risk

1/2

Probability (-)

fing 

May 2010

omes of risk bility, which 

B; combining pter 3) from e, but can be 

sk. From  the   figure),  the hown  in  the depth)  and the  damage be  derived 

 

 

Page 131: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

The  resultsareas in theand Kampo 4.5.2 R

As part of tsimulated. flood  evengenerated. return perioThe Koh Tu 

Figure 4‐10 

 The  risk  (aestimating Table 4‐2 shFrom these 

Table 4‐2 

District 

Koh Andet

Koh Thom 

Kampong T

 The results for the avereach  circle 

anagement and 

ood Risk Assessm

s  obtained  use FMMP Stagong Trabek. 

Results of risk 

the risk assesThe damage nts.  By  comFrom  the  figods; especialm district has

Probability d

nnual  expecthe  area  unhows both the results it bec

  Results o

 

Trabek 

of the risk carage flood risshows  the m

Mitigation Prog

ment 

sing  this  appe 1 are illustr

assessment

ssment the flocurves frombining  thesegure  it can bly for eventss the lowest o

damage curve fo

ted  value  ofder  the  probhe absolute excomes clear t

of risk calculatio

Expected e

(mill

alculations cask calculationmagnitude  o

gramme Compon

proach  for  thrated below. 

oods that ocm Section 3.8 e  results,  thbe  seen  that s with a relatoverall risk cu

or three Cambo

f  the  damagbability  damxpected valuthat Koh And

ons for the thre

economic dam

ion USD/yr) 

0.77 

0.42 

0.69 

an also be visns for the focof  the  risk  fo

nent 2: Structur

‐ 113 ‐

hree  districtsThese are th

curred betwewere used the  followingKoh Andet htively  large purve.  

odian districts.

ges)  for  the age  curve.  (Se and the expdet has the hi

ee focal areas i

mages  Exp

sualised on mal areas in Caor  the  district

al Measures and

in  Cambodie districts of 

een the yearso estimate tg  probability has  the higherobability of 

three  districtSee  explanatpected value ghest risk. 

n Cambodia. 

pected econo

(million U

0

0

0

maps. Figure 4ambodia andt.  The  distrib

d Flood Proofing

a  designatedKoh Andet, K

s 1910 and 2he damages y  damage  cuest damages flooding (40

ts  can  be  detion  in  Sectio per square k

omic damages

USD/(km2*yr)

0.0022 

0.0009 

0.0014 

4‐11 shows thd Viet Nam. Tbution  over  t

May 2010

d  as  focal Koh Thom 

006 were for these urve  was for most % ‐ 60%). 

 

erived  by on  4.3.1). kilometre. 

s per ha 

he results he size of the  three 

Page 132: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood

 

Guidelines 

damage is clear thand Kamshare of  

Figure 4‐1

 The figurthe fact t

d Management a

Flood Risk Asse

categories (hhat the distri

mpong Trabekthe risk is to 

1  Flood risk

re shows cleathat the Vietn

and Mitigation P

essment 

housing, infrabution over tk,  the  largestinfrastructur

ks by district for

arly that the namese area

Programme Com

astructure andthe damage ct part of  the re.  

r selected areas

risks on the s are more de

mponent 2: Struc

‐ 114 ‐

d relief, agriccategories va  risk  is  to ag

s in Cambodia a

Vietnamese ensely popul

ctural Measures 

culture) is shoaries betweengriculture. Fo

and Viet Nam.

side are muated. 

and Flood Proof

own within en districts. For Koh Thom,

ch higher. Th

fing 

May 2010

each circle. It or Koh Andet ,  the  largest 

his  is due to 

Page 133: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

 

CHA 

  

 

APTEER 55 

REFFERENNCES

 

 

Page 134: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 135: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Flo

5 R

[1]  Abt  S.Rzone,Water [2] AdamsoBasin in ChiManageme [3] Ahern Mfloods: epid [4] Anonymsummary.  [5]  Bennet,Community [6]  BTRE  (2Transport  aPrinters. Ca [7] ClausenPlanning. UPolytechnic [8] Dutta, DHydrology,  [9] FEMA (2Federal Em [10] Hajat consequencEnvironmen [11] Hoskinmoments. C [12] JonkmaUniversity.  [13]  JonkmEconomic M [14]  JonkmAmerican W [15] Jonkmstudy for dy [16] Karvonbreak analy

anagement and 

ood Risk Assessm

REFERENCES

R., Wittler  R.Jr Resources B

on, P.T. (2007iang Rai Provent Programm

M.,  Kovats  Sdemiologic ev

mous (2009), D

,  G.(1970)  By Disaster, Bri

2001).  Econoand  Regionaanberra: Com

, L.K. (1989) Unpublished c collaboratin

D., Herath S., 277:24 –49. 

2003). HAZUSergency Man

S.,  Ebi  K.L., ces of  floodintal Science a

g, J.R.M. andCambridge U

an S.N. (2007

an S.N., BocModelling of F

an S.N., PenWater Resour

an S.N., Vrijliyke ring Sout

nen R.A., Hepysis, RESCDAM

Mitigation Prog

ment 

J.,  Taylor  A.,Bulletin Vol. 2

). Strengthenince, Thailan

me, MRC, Sep

.R., Wilkinsovidence, Epid

Development

ristol  Floodsitish Medical 

omic  Costs  oal  Economicsmonwealth o

Potential DamM.Phil.  thesig with Binnie

Musiake K. (2

S: Multi‐hazarnagement Age

Kovats  S., Mng  in Europeand Public He

d J.R. Wallis (1niversity Pres

7) Loss of life 

karjova M., KFlood Damag

ning‐Rowsellces Associatio

ing J.K., Kok h Holland, Ris

ojoki A., HuhM Final Repor

gramme Compon

,  Love  D.J.  (25 No.4, pp. 8

ning of the Flod. Hydrologicptember. 

n  P.,  Few R.demiologic Re

t and use of D

s  1968  –  ConJournal Vol. 

of  Natural  Ds,  Disaster  Mof Australia.

m Failure: Esis  at  the  Sche and Partner

2003). A mat

rd loss estimaency, Washin

Menne B.,  Edwe and  the  imealth Vol 1 No

1997). Regionss, Cambridge

estimation in

Kok M., Bernge in the Neth

l E.  (2008) Hon (JAWRA) V

M. (2008) Floisk Analysis V

hta H.K., Louhrt, Helsinki U

nent 2: Structur

‐ 117 ‐

1989)  Huma881‐890. 

ood Managemcal Baseline S

, Matthies  Feviews Vol. 27

DACA in de lo

ntrolled  Surv3, pp.454‐45

Disasters  in Mitigation  Re

stimation of Chool  of Geogrs, Redhill. 

hematical flo

ation model mngton.  

wards  S., Haplications  foo. 1 pp. 13‐21

nal frequencye, U.K.  

n flood risk as

nardini P.  (20herlands, Eco

uman  instabVol. 44 No. 4 

ood risk asseVol. 28, No. 5,

hio A. (2000) niversity of T

al Measures and

n  stability  in

ment capacitStudy. Inform

.  (2005) Glo7 pp. 36‐46. 

ower Mekong

vey  of  Effect8. 

Australia.  Reesearch  Wor

Consequencesgraphy  and  P

ood loss estim

methodology

ines A.  (200r public heal1. 

y analysis: an 

ssessment, P

008)  Integratelogical Econo

bility  in  floodAugust 1008

ssment in th pp.1357‐137

The use of phTechnology, H

d Flood Proofing

n  a  high  floo

ty for the Kokmation and Kn

bal health  im

g basin – exec

ts  on  Health

eport  103,  Brking  Group,

s, and ImplicPlanning  at M

mation, Journ

y – flood mod

03)  The  humath,  Journal o

approach ba

hD thesis, De

ed Hydrodynomics 66, pp. 

d  flows,  Journ8, pp. 1‐11. 

e Netherland73. 

hysical modelHelsinki, Finla

May 2010

od  hazard 

k River nowledge 

mpacts of 

cutive 

  of  Local 

Bureau  of   Paragon 

ations for Middlesex 

al of 

del. 

an  health of Applied 

ased on L‐

elft 

namic and 77‐90. 

nal of  the 

ds: A case 

ls in dam‐and. 

Page 136: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 118 ‐  May 2010

 [17] Karvonen R.A., Hepojoki A., Huhta H.K., Louhio A. (2000) The use of physical models in dam‐break analysis, RESCDAM Final Report, Helsinki University of Technology, Helsinki, Finland.  [18] Kelman I. (2002) Physical vulnerability of residential properties in coastal, eastern England, PhD dissertation, Cambridge University.  [19] Kelman,  I. and R. Spence  (2004) An Overview of Flood Actions on Buildings. Engineering Geology 73. pp. 297–309.  [20]  Kok  M.,  Huizinga  H.J.,  Vrouwenvelder  A.C.W.M.,  van  den  Braak  W.E.W.  (2005) Standaardmethode2005  schade  en  slachtoffers  als  gevolg  van  overstromingen,  HKV  report PR999.10  ‐  draft  translation  is  available  as:  Standard  method  for  Predicting  Damage  and Casualties as a Result of Floods.  [21] Leenders, J.K., Roelevink, A., Parodi, G. and J. Wagemaker (2009a). Development and Demonstration of DACA (Damage and Casualties Assessment) in the Chiang Rai Region, Lelystad: HKV Consultants and ITC.  [22] MAFF (1999). Flood and Coastal Project Appraisal Guidance. Economic Appraisal (eds. K. Riddell and C. Green). London, UK: Ministry of Agriculture, Fisheries and Food, Flood and Coastal Defense Emergencies Division.  [23] MAFF (2000). National Appraisal of Assets from Flooding and Coastal Erosion. Halcrow Maritime, HR Wallingford, Flood Hazard Research Centre for the Ministry of Agriculture, Fisheries and Food, Flood and Coastal Defence Emergencies Division, London, UK.  [24] Merz  B.,  Kreibich  H.,  Thieken  A.,  Schmidtke  R.  (2004)  Estimation  uncertainty  of  direct monetary flood damage to buildings, Natural Hazards and earth System Sciences Vol. 4, pp. 153 – 163  [25] Messner, F., Meyer, V. (2005): Flood damage, vulnerability and risk perceptions; HKV: Implementation of DACA.  [26] Messner, F., Penning‐Rowsell, E., Green, C., Meyer, V., Tunstall, S., Veen, A. van der (2007). Evaluating Flood Damages: Guidance and Recommendations on Principles and Methods. FLOODsite Consortium, Wallingford, UK.  [27] Parker D.J., Green C.H., Thompson P.M.,(1987) Urban flood protection benefits – a project appraisal guide. Gower Technical press.  [28] Penning‐Rowsell, E.C., Chatterton, J.B., (1977). The benefits of flood alleviation – a manual of assessment techniques, Saxon House, ISBN 0566001908.  [29] Roos, W. (2003) Damage to buildings. Delft Cluster report DC1‐233‐9.  [30] Royal Haskoning (2008) Flood damages and flood risks in focal areas. Annex 2 to the draft Stage 1 evaluation report, (August 2008).  [31] Stuyt L.C.P.M., Reinders  J.E.A., van der Hoek E.E., Hermans A.G.M., Muinck Keizer de M., Kamperveen  J.P., Hoogvliet M.C., Gerritsen A.L., Hounjet M.W.A., Bontenbal M.P., Hoefsloot F.V.J., Icke J. (2003) Environmental impact of flooding, Delft Cluster Report DC1‐233‐8.  

Page 137: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  ‐ 119 ‐  May 2010

[32] Thieken, A., Muller, M., Kreibich, H., Merz, B. (2005). Flood damage and influencing factors: new insights from the August 2002 flood in Germany, Water Resources Research, 41:1‐16. USBR (United States Bureau of Reclamation) (2001) Downstream hazard classification guidelines. Acer Technical Memorandum no. 11.  [33] Van Dantzig D. (1956) Economic decision problems for flood prevention, Econometrica Vol. 24 pp. 276‐287.  [34] Van der Veen A., Steenge A.E., Bockarjova M., Logtmeijer C.J.J. (2003) Structural economic effects  of  large  scale  inundation:  a  simulation  of  the  Krimpen  breakage, Delft Cluster  report DC1‐233‐12.  [35] Viessman, W., G.L. Lewis and J.W. Knapp (1989). Introduction to Hydrology. Third edition, Harper Collins Publishers.  [36] Vrijling J.K., van Gelder P.H.A.J.M.  (2002) Probabilistic design  in hydraulic engineering. TU Delft lecture note WA5310.  [37]  Vrijling,  J.K., Hengel, W.  van, Houben,  R.J.  (1998)  Acceptable  risk  as  a  basis  for  design, Reliability Engineering and System Safety Vol. 59 pp. 141‐150.  [38] Watkins, L.H. and D. Fiddes (1984). Highway and urban hydrology in the tropics. Pentech Press Ltd, London.  

Page 138: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 139: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

 

 

 

 

APPPEENDDICEES

 

 

Page 140: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 141: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Floo

Appendix 1 This Appenguidelines f(EXCIMAP) follows  theintroductio In 2007, the2007/60/ECmember  stprepare  floplans (by 20 The Flood Dto other reg

Membwithinestimaenviropossibhydrolretentinfrastlong‐teoccurr

In the States,betwe

Flood flood cnaturaplanni

Flood on presystemor sub

Flood practicareas i

In the shall nrisks  uunlessamong

Membthe flo

Membreview

 

9 http://eur‐le

nagement and M

od Risk Assessme

1  Approa

dix presents for its implemon behalf of e  EU  Directivn to the man

e European PC9 on the assetates  of  the ood hazard a015).  

Directive intrgions or river

ber States sha  their  territoates of  the ponment,  cultuble  issues  suclogical  and ion  areas, tructure,  the erm  developrence of flood

case of an in, Member  Sten the conce

risk managemconveyance ral  floodplainng, land use, 

risk managemevention, proms. They shou‐basin.  

risk manageces,  improvein the case of

interests of snot  include mupstream  or   these measg the Membe

ber States  shood hazard m

ber States shaw and updatin

ex.europa.eu/L

Mitigation Program

nt 

ach to Flood 

the Europeanmentation proseveral Europve,  and  the agement of f

Parliament anessment and European  Und  flood  risk

roduces a numr basins. Thes

all, for each riory, undertakpotential adveural  heritagech  as  the  togeo‐morphothe  effectiposition  of 

pments,  andds.  

nternational rtates  shall  eerned compet

ment plans sroutes and ars,  environmnature conse

ment plans sotection, and uld also take 

ement  plans ment of watf a flood even

solidarity, floomeasures whidownstreamsures  have  ber States conc

all make avaaps, the floo

all encourageng of the floo

LexUriServ/LexU

mme Component

 Damage an

n Union’s Flooduced by thpean countriDutch  Damaflood damage

nd the Councmanagemen

Union  to  (preks maps  (by 

mber of key se principles i

iver basin or ke  a preliminerse  consequ  and  econompography,  thological  charveness  of populated  a

d  estimates 

river basin orensure  that  etent authorit

shall take  intoreas which h

mental  objecervation, nav

shall address  preparedneinto account

may  also  inter  retentionnt.  

od risk manaich, by their 

m  of  other  cobeen  coordincerned. 

ailable  to  thed risk maps a

e active involvd risk manag

UriServ.do?uri=

t 2: Structural Me

App. 1 ‐ 1

d Risk Asses

od Directive he European es, the FLOOage  and  Case and flood ri

il of the Euront of flood riseliminarily)  a2013), and  t

principles thinclude the fo

portion of annary  flood  risuences of  futmic  activity.he  position  oracteristics existing  hu

areas,  areas of  the  imp

r sub‐basin wexchange  of ties.  

o account coave the potectives,  soil  avigation and p

all aspects oss;  including t the characte

nclude  the  p,  as well  as 

gement planextent and  iountries  in  thated  and  an

e public  the pand the flood

vement of ingement plans

=CELEX:32007L0

easures and Flood

ssment in Eu

along with pExchange CirDsite researcualties  Assessk in Europe.

pean Union pks. This direcssess  their  fo prepare  flo

at may be reollowing: 

n internationask  assessmenture  floods  fThese  shouldof watercoursincluding  floman  develoof  economic pacts  of  clim

which is sharerelevant  inf

osts and beneential to retaiand  water port infrastru

of flood risk mflood forecaeristics of the

romotion  of the  controlle

s establishedmpact, signifhe  same  rive  agreed  solu

preliminary  frisk manage

terested part.  

0060:EN:NOT 

d Proofing 

urope 

reliminary strcle on Floodch project thassment  (DAC. 

promulgatedctive compellflood  risks  (bood  risk man

elevant and a

al river sub‐bnt  along withfor human hed  consider  ases  and  theioodplains  asoped  flood c  activity  andmate  change

ed with otherformation  ta

efits, flood exin flood watemanagementucture. 

managementasts and earlye particular r

sustainable ed  flooding o

d in one Memficantly  increer  basin  or  sution  has  be

flood  risk assement plans. 

ties in the pr

May 2010

udies and Mapping at directly CA)  as  an 

 Directive ed the 27 by  2011), nagement 

applicable 

basin lying h damage ealth,  the as  best  as ir  general s  natural defence 

d  planned e  on  the 

r Member kes  place 

xtent and er such as t,  spatial 

t focusing y warning iver basin 

land  use of  certain 

mber State ease  flood sub‐basin, en  found 

sessment, 

oduction, 

Page 142: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  App. 1 ‐ 2  May 2010

EXCIMAP  In  order  to  carry  out  the  tasks  set  by  this  directive,  a  large  number  of  European  countries organised themselves into the European Exchange Circle on Flood Mapping (EXCIMAP). In 2007 they produced the Handbook on Good Practice for Flood Mapping in Europe10, which focuses on the initial steps required by the Directive.   Flood maps are used to indicate the geographical areas which could be covered by flood waters from all natural sources at several levels of probability. The Guideline distinguishes between: (i) river flooding  in floodplains; (ii) sea water flooding; (iii) mountain torrent activity or rapid run‐off  from  hills;  (vi)  flash  floods  in  Mediterranean  ephemeral  water  courses  (‘wadi’s’);  (v) groundwater flooding; and (vi) lake flooding.   EXCIMAP  flood maps  can  show  flood  extent  according  to:  (i)  probability  classifications;  (ii) historic events;  (iii)  flood depths;  (iv)  flow velocities;  (v)  flood propagation; and  (vi) degree of danger. These maps  can be used  for:  (i)  land use planning and management;  (ii) water  shed management; (iii) hazard assessment; (iv) emergency planning and management; (v) planning of technical measures; and for (vi) overall public awareness.   For  flood  risk management,  flood maps  are  useful  tools  in  answering  questions  such  as:  (i) where  is  the greatest  risk?  (ii) where should  investments be  targeted?  (iii) which  investments may have the highest cost effectiveness?  Flood hazard maps and related maps  EXCIMAP directs that flood hazard maps be prepared for low, medium and high probabilities of flood  occurrence.  For  each  probability  the  extent,  inundation  depth/floodwater  level,  and where  appropriate  the  water  velocity  are  indicated.  These maps  are  to  be  prepared  using hydraulic models, statistical analysis and observations.   Flood danger maps  indicate a degree of danger by combining  information on probability  level, flood depth, velocity and debris content. These maps are not required by the Flood Directive, but are used in some member countries for land use planning.  Flood event maps record historical flooding and can be seen as a first approach to flood hazard mapping. The can be used  in awareness raining, for follow‐up of flood hazard assessment, for the calibration of models, and as an emergency management and planning tool.   Flood vulnerability maps  Flood vulnerability maps show  the categories and assets at  risk:  (i) population,  (ii) assets and economic activity, and  (iii) potentially affected  installations  that may  release pollution.  In  the Netherlands, these maps are prepared at the provincial level and are available to the public and specialised services11. 

10 http://ec.europa.eu/environment/water/flood_risk/flood_atlas/index.htm 11 www.risicokaart.nl 

Page 143: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  App. 1 ‐ 3  May 2010

Flood risk maps  The EU Flood Directive defines ‘flood risk’ as the combination of the probability of a flood event and  of  the  potential  adverse  consequences  for  human  health,  the  environment,  cultural heritage and economic activity associated with a flood event.  The basis of flood risk maps, therefore,  is to  indicate: (i) the number of  inhabitants potentially affected,  (ii)  the  type of economic activities potentially affected,  (iii)  installations which might create  incidental  pollution,  and  (iv)  other  pertinent  information,  such  as  high  content  of transported sediments and debris and other significant sources of pollution.   Risk may be calculated as:    Risk = C * Ph     where:  C =  potential adverse consequence and  

Ph =  the probability of the hazardous process   Risk  is expressed as a potential  loss  in a particular area or unit area  (ha) within a given  time period (one year) using a second equation:    C = V * S * E    where:  V, S and E are called the ‘vulnerability parameters’ for damage measurement:       V =  value of element at risk (in monetary terms or human life)       S =  susceptibility: damage effect on element at risk (as a function of 

  magnitude  of  hazard  (e.g.,  floodwater  depth‐damage  and  damage‐duration relationship curves (with each factor ranging from 0 to 1) 

      E =  exposure: the probability of the element at risk to be present while the         event occurs (factor ranging from 0 to 1)  FLOODsite12 was  a  research project on  Flood Risk Analysis  and Management Methodologies, designed by the EU to support its Member States in complying with the requirements of the EU Flood  Directive,  collecting  data  during  2004‐09.  FLOODsite  research  analyses  the  physical, environmental, ecological and socio‐economic  impacts of floods from rivers, estuaries and the sea. It considers flood risk as a combination of hazard sources, pathways and the consequences of flooding on the “receptors” – people, property and the environment. The FLOODsite research consortium  included  37  of  Europe’s  leading  institutes  and  universities  and  the  project  hired managers, researchers and practitioners from a range of government, commercial and research organisations, specialising in aspects of flood risk management. FLOODsite research is currently applied in EU Member States in the form of models and technical support for river, estuary and coastal sites in Belgium, the Czech Republic, France, Germany, Hungary, Italy, the Netherlands, Spain, and the UK.   FLOODsite also prepared a discussion paper13 reviewing the flood damage evaluation methods applied in the UK, the Netherlands, the Czech Republic and selected German States, followed by a guideline for flood damage assessment14.  

12 www.floodsite.net 13 Meyer, V.(2005): National flood damage evaluation methods 

14 Messner, F. et al. (2007): Evaluating flood damages: guidance and recommendations on principles and methods 

Page 144: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  App. 1 ‐ 4  May 2010

Dutch Damage and Casualties Assessment Tool15  In the Netherlands, (HIS‐SSM), a standard method for flood damage and casualties assessment has been used since  its development  in 1999.  It  is used to assess the change of risk  following national  and  regional  decisions  on  water management measures  in  the  Netherlands.  Since 2007,  regulations  require  that  all Dutch water‐projects  of  national  importance  be  evaluated using this tool. It is also used in the production of the Dutch flood vulnerability maps mentioned in Section 3.7.  The Damage and Casualties Assessment Tool  (DACA)  is a GIS‐based application  in which  land use,  inundation depth‐damage  functions per  land use  and maximum damage  values of  each land use are combined with a model‐generated  flood hazard. This  is  in  line with  the  ‘relative approach’ described in Section 3.3.4.  These approaches are an advance on traditional flood measures and preparations. Traditionally, flood  planning  focused  on  safety  standards,  such  as  dyke  design  levels  or  reservoir  volumes required  to  ensure predefined protection  levels.  Protection of  the  community  against  floods occurring with a  frequency of once  in 1,250 years  is an example of  such an established  level under  the  flood  protection  law  of  the Netherlands. What  is missing  in  this  approach  is  the amount of damage protection that the system offers. In other words, the approach disregarded the efficiency of flood protection measures. While economic costs of alternative flood defence options are usually considered in the decision‐making process, the benefits of flood protection in the form of prevented damages should be taken into account too.   The  new  paradigm  for  flood  risk management  includes  the  economic  analysis  of  costs  and benefits of flood protection and mitigation measures. Not only the safety of a defence system and  its  associated  costs  are  considered,  but  also  the  damages  to  be  expected  in  case  of  its failure. As a consequence of the application of cost‐benefit and risk analysis, safety standards can better be adjusted to the specific circumstances, given that the costs of ensuring an overall safety standard often considerably exceed the benefits in some areas.  

15 Based on: Messner, F. and Meyer, V. (2005) 

Page 145: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Floo

Appendix 2 Flow velociloads. Sevecombinatiocriterion frosimulationsexpected  dand Kelmancoastal  areprobabilistican lead to failure of wimpacts of consideredpractical  vatests.  

Figure A 1 

 In general tflow velocitneeded to r The degreeFor  examplMeasures aof  structuranot be direconducting  

nagement and M

od Risk Assessme

2  Approa

ity  is an  impoeral models hon of  flood deom brick ands, such criteridamage. Othen  and  Spencas  and  addec model  for partial or ful

walls. The modwaves  and . A general walidation. Mo

Damage crite

et al., 2000)

the advantagty) are taken relate the loc

e of damage le wooden hand constructal damage. Tctly transferra detailed as

Mitigation Program

nt 

aches for the

ortant  factorhave been deepth and  flowd masonry hoa can be useer  researchee  (2004)  inveed  the  influecollapse of bl collapse of del of Roos copounding deweakness of ost of  the pre

erion for brick a

). 

e of the abovinto accountcal flood cond

will also be hhouses have tion techniquThis  is why ered to other ssessment of 

mme Component

e Assessmen

r  in damage eveloped  thaw velocity. Aouses (Clauseed to developrs  have  inveestigated phnce  of  rise  rbuildings, wha building. Thonsiders hydebris. Also  ththese  ‘collapesented  rela

and masonry h

ve approach t. A related diditions to the

highly dependifferent damues, e.g. buildxisting moderegions or tobuilding type

t 2: Structural Me

App. 2 ‐ 1

nt of Structu

to building st  relate  the 

As an exampln, 1989). In cp flood risk mestigated  buiysical  vulnerrate. Roos  (2hich  takes  inthese are 1) throstatic and e  strength  (rpse of buildintionships are

ouses as propo

is that the acisadvantage i vulnerability

ndent on the mage patternding houses oels and  structo use with difes and their v

easures and Flood

ral Damage 

since  it  impacphysical dame Figure A 1 combination maps that exhlding  vulneraability of  res2003)  developto account  twhe scour of fohydrodynamresistance) ongs’ models ce based on  t

osed by Clausen

ctual flood cos that a lot oy of an individ

type of struns  than  concon poles, will tural damagefferent housivulnerability. 

d Proofing 

to Buildings

cts  the hydromage  to houspresents thewith input frhibit differentability.  Kelmasidential proped  a  compwo  failure mooundations, aic loads, as wof  the buildinconcerns  thetheory or  sca

n (figure from K

onditions (flooof detailed (Gdual building

cture that  is crete or bricalso affect the  relationshiping types wit

May 2010

odynamic ses  to  the e damage rom flood t levels of an  (2002) perties  in rehensive odes  that and 2) the well as the ng  type  is eir  limited ale model 

 

Karvonen 

od depth, IS) data is . 

affected. k houses. he degree ps  should thout first 

Page 146: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 147: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Floo

Appendix 3 There  are from a persfinancial  buperspectiveintangible  gapply if calc Several  pricomprehenprinciples  asections. Thexaminatioessential to Economic p

Economic  adamages towho would  The analystreflect a vieopportunityreduces  nacapita weal In an econoof  a  good overestimainvolves  imsubstituted Apply econ

The economrelatively econsidered market gooideal  compdistortions.are necessaThis meansof transfer competitiveaccount for Time value 

The time vathis year orvalue”  in  thwould rathe

nagement and M

od Risk Assessme

3  Fundam

different  ratspective of a urden  that  ie and seek togoods  and  seculations of fl

inciples  of  ensive flood daas  regards  thhe application of flood dao follow these

points of view

aspects  of  flo the nationareceive the b

t has  to poinew point of ty  cost  are  uational  per  cath is a “bene

omic damage at  the  tim

tion of damamprovements by new, mor

nomic prices f

mic valuationasy to accomto identify th

od correspondpetitive  mark Since these ary  in order , real world mpayments like market pricr social benef

of money 

alue of moner holding “mohe  future  refer save or ha

Mitigation Program

nt 

mental issue

ionales  for  esingle personindividual  oro assess the imervices.  This lood damage

economic  vaamage valuathe  economic on of  the prinamage, and te principles as

ood  damageal economy. Tbenefits (if an

nt out  the  flothe society, tused  in  estimapita wealthfit”. 

study, depreme  when  it age from a brs:  old  housere productive

for valuation

n of goods anmplish. Howevhe ”correct“ vds to its scarcket  with  maideal conditito  calculate market priceske taxes and sces as well as fits and losses

ey  is the wayoney” and wflects  how  pve something

mme Component

es in Econom

economic  van or firm, negr  firm  has  tompact on natbroader  eco

e are to be us

aluation  neetion study in valuation  of

nciples of ecthe use of thes closely as p

e  valuation  aThere  is no mny) as result f

ood damagesthe economicmating  floodh  is  a  “dama

eciated valueis  damagedroader econos/goods  whie and better p

n of damages

nd services wver, accordinvalue. As stacity price. Anany  competinions are nevethe  ideal  “shs must be trasubsidies andby adjustings (externalitie

y of thinking waiting to purpeople  generg they will us

t 2: Structural Me

App. 3 ‐ 1

mic Valuation

luation.  Finaglecting publio  bear.  Econtional or regionomic  persped for public 

d  to  be  coa consistent f  flood  damaonomic valueir results in practicable. 

and  analysis matter of whfrom the floo

s  in a view pc and/or shad  damages  age”  and  any

s should be a  by  a  floodomic perspecich  are  damperforming o

 

which are trang to economted in most end a scarcity ng  actors  iner fulfilled  inhadow pricenslated into sd by convertinfor the sociaes).  

about the crchase those ally  think  abe.  

easures and Flood

ncial  valuatioc affairs and nomic  valuatonal welfarepective  is  thpolicy. 

nsidered  in way. Some oage  are  specation  is  crucflood risk an

require  a  deo would payd. 

oint of  the sdow prices ofnd  benefits.ything  that  in

applied in ordd.  Using  repctive, becausemaged  duringones. 

ded  in the mmic theory seveconomic texprice emergevolved  and a real‐world“ of  the gooshadow priceng monopolisal value where

hoice betweegoods  in a f

bout  the  futu

d Proofing 

ons  considerfocusing on ttions  have  ae, including ime  appropriat

order  to  cof the most icified  in  the ial  for an apnalysis. There

eterminationy for the dam

society as a wf goods and .  Thus,  anytncreases  nat

der to reflect placement  coe replacemeng  a  flood  ar

market  is a taveral rules nextbooks, the ves in the contwithout  gov

d market, adjod under exaes by excludinstic market pe market valu

en holding refuture year. Ture  and whe

May 2010

r  damage the actual a  broader mpacts on te  one  to 

onduct  a mportant following 

ppropriate efore, It is 

  of  flood mages and 

whole. To services ‐ hing  that tional  per 

the value ost  is  an nt usually re  usually 

ask that  is eed to be value of a text of an vernment justments mination. ng all kind prices into ues fail to 

eal goods The “time ther  they 

Page 148: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  App. 3 ‐ 2  May 2010

There is a simple way to think about this. If you have USD100 today and lend it to someone or put it in a bank, you expect to be paid interest for the use of the money (for example, 10% per year).  This means  that  from USD100  today  you will have USD110 one  year  later.  In  another words,  the  value of USD100  today worth USD110 next  year  and  can buy 10% more  (or 10% minus inflation).  In economic analysis the economist compares value of money at a different time instead of the amount of money. To do this, economists use a ‘discounting’ technique for converting value of money  to  a  specific  time/date.  A  number  of  terms,  presented  below,  can  describe  this relationship over time, using mathematical equations.  Compounding factor This factor is used to determine future value (FV) of a present amount (PV) at the end of the nth period at the interest rate of i:    FV = PV (1 + i)n  An easy way  to  think about  the  compound  factor  is  to  think of  the  ‘compound  interest  rate’ from bank interest, with the same interest multiple applied to the new amount at the end of a period  of  time,  such  as  every  year.  In  the  example  above  for  USD100  in  the  bank,  if  the compound rate is 10%, applied every year, at the end of 2 years, you would have, USD121.   Compounding factor of once per year with annual distributions This  is  used  to  calculate  the  future  accumulated  value  (FAV)  at  the  end  of  nth  period  at  an interest rate of i with a sequence of equal payments (A).    (1 + i)n ‐ 1   FAV = A ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐   i  Here, the easy way to think about this is for a period (n) of 2 years, like above. In the example of USD100 in the bank, you would receive USD10 after the first year and USD10 after the second year. Of course, the total amount you would have would depend on what you do each year with the USD10 in interest. If you reinvest it at the same interest rate, then you have USD121 after 2 years  as  in  the  example  above. But  if  you  spend  the  interest  each  time  you  receive  it,  your future accumulated value is only USD20.   Capital recovery factor This is used to calculate the amount of each payment (A) at the end of each n period to recover the present amount (PV) with the interest rate of i:    i (1 + i)n   A = PV ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐   (1 + i)n ‐ 1  Net Present Value (NPV) Net Present Value  is the present worth of the  income stream (the continual annual payments, A, above, or the benefits or value of a project) generated by an investment. It can be calculated by the following equation:  

  NPV = 

n

tt

tt

i

CB

1 )1(

)( 

Page 149: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  App. 3 ‐ 3  May 2010

  where:  B =  benefit;  C =  cost of investment and annual cost 

    T =  time from year 1 to year n; and  I =  discount rate 

 Note that this equation doesn’t actually use profit but calculates an annual ‘net benefit’ of the project that is equal to the benefit minus the cost (B less C) in each year. The Greek letter sigma represents that this is a summation from year one to the final year, n.   Constant price 

The  concept  of  constant  price  assures  that  a  monetary  sum  taken  from  one  year  can  be compared with a sum  from another year. Flood damage evaluation  is carried out  in a specific year but the cost and damages are always estimated using data  from previous years. To keep the values constant, the values from each year (called the ‘nominal value’ for that specific year) needs  to  be  converted  to  a  constant/fixed  value  using  the  current  pricing  value.  To  do  this means applying the same idea of interest rates as applied in the equations above to the year of the measurement  and  bringing  it  up  to  the  current  year  using  information  on  comparative prices over the years.  ‘Constant’ or ‘fixed price’ refer to a value from which the overall effect of general price changes has been removed. Using constant prices ensures that the past and future costs and benefits of the  identified alternatives are estimated  in the same units as the costs and benefits measured at the time of evaluation for decision.   

Page 150: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 151: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Floo

Appendix 4 For smallerpeople  in  fdrowning oused  to  asundertakenshows the close stabilitmultiples rabe  related characteristinstability is 

0

0,5

1

1,5

2

0

wat

er d

epth

(m

)

Figure A 2 

 Based  on  sfunction of above withdepth (in mdifferent  leflood condi 

nagement and M

od Risk Assessme

4  Analys

r‐scale floodsflood  flows  cor direct drowssess  the  flon  (Abt  et  al.,combinationsty in flows wange from 0.to  test  circ

tics  (weight, s given in Jon

0

Observation

velocity that

such  tests  crwater depth  floodwater 

meters or feetevels of dangtions. 

Mitigation Program

nt 

is of Human

 where veloccan  be  an  imwning (death)od  risks  at 1989;  Karvos of depth anith limited de6 m2/s to abcumstances height,  clot

nkman and Pe

1

flow

s from experim

 resulted in ins

iteria  have  bh and flow vevelocity  (in mt) on the y‐axger. The abov

mme Component

 Instability i

cities are momportant  rea). Criteria hava  local  leveonen  et  al., nd velocity thepth‐velocityout 2 m2/s. T(ground  surfthing).  Furthenning‐Rowse

2

w velocity (m/

mental series reg

tability. 

been  developelocity. An exameters or  in xis. Distinctiove criteria ca

t 2: Structural Me

App. 4 ‐ 1

n Flood Flow

re importantason  of  leadve been devel.  Different  s2000).  For  thhat resulted y multiples. TThe differencface  frictioner  backgrouell, 2008. 

3

s)

garding the com

ped  that  shoample of sucfeet per secoon is made ban be used  to

easures and Flood

ws 

t, loss of stabding  to  loss  oeloped to assseries  of  exphe  available in  instability.he obtained ces in the rep,  test  confignd  informat

4

mbination of wa

ow  different h a criterion ond) on the etween threeo determine 

d Proofing 

bility (i.e. topof  conscioussess this. Theperiments  hatest  data,  F. It shows thcritical deptported test reguration)  or ion  regardin

data A

data R

hv=1,

hv=0,

hv=2m

ater depth and

levels  of  danis shown in tx‐axis and  floe ‘zones’ reprisk zones  fo

May 2010

ppling) for sness  and se can be ave  been igure A  1 at people h‐velocity esults can personal g  human 

Abt et al.

Rescdam

35m2/s

6m2/s

m2/s

 

 flow 

nger  as  a the figure oodwater presenting or certain 

Page 152: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood 

 

Guidelines 

Figure A 3 

 Finally, indiseases)directly directly das  physinfrastru 

Management an

Flood Risk Assess

  Criteria fo

presents 

ndirect flood) can also coestimating  thdependent osical  charactcture, demog

d Mitigation Prog

sment

or danger to pe

depth and velo

ing effects (entribute to  lohe  effects  ofn the area thteristics  (safgraphics, clim

gramme Compon

eople in flood fl

ocity both in me

e.g. on local foss of  life. Hf  these  prochat is affectefety  preparmate and ecol

nent 2: Structural

App. 4 ‐ 2

ows (USBR, 200

easures of mete

food supply) owever, theresses  on  theed and the soation,  govelogy, etc.). 

l Measures and F

01). The graph 

ers and feet. 

and longer tre are no que  loss  of  lifeocial and econrnment  and

lood Proofing 

is two dimensio

erm health imantitative ap.  Such  lossesnomic conditd  communit

May 2010

 

onal but 

mpacts (e.g. pproaches to s  should  be tions as well ty  self‐help 

Page 153: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Ma

 

Guidelines Floo

Appendix 5 In order to projects int 1. Initiatio2. Plannin3. Produc4. Monito5. Closure A project stsome otherequipment planning/deproject  plaimplementeproject  impadjustmentare closed,   

Figure A 4 

 The  Best Developme a)  Prelimb)  Feasibc)  Prelimd)  Detailee)  Constr The numbespecific  prefeasibility st Each sectiowill be  indimargins.

nagement and M

od Risk Assessme

5  The Be

facilitate mato phases suc

on ng/Developmtion/Implemoring/Controle 

tarts with anr objective. Inand tools areevelopment/n  is  produceed;  the  prodplementationts. After comand the prod

The phases

Practice  Guent/Design. Th

minary/pre‐feability study anminary design ed design andruction/bid d

er and conteneferences.  Ttudy for engi

n of the guidicated by dis

Mitigation Program

nt 

st Practice G

anagement oh as the follo

ent/Design entation 

n  idea to solvn the initiatioe purchased, design phaseed  and  the  dduction  take may reveal pletion, the duct or result

s of an enginee

uidelines  arehis phase can

asibility studynd overall pla

d detailed plaocuments 

nt of the stagehe  preliminaneering proje

delines appliesplaying  symb

mme Component

Guidelines an

of an engineeowing five ph

ve or mitigaton phase, fin and the ideae. The  feasibdesign  is  pres  place  andthe need to project will bt may be hand

ring project. 

e  almost  exn be subdivid

y nning 

anning 

es may differary  design  sects. 

es to one or mbols  that  rep

t 2: Structural Me

App. 5 ‐ 1

nd Project P

ering project, ases: 

e a problem,ances are moa begins to tability of  the  idpared.  In  Phthe  projectcorrect the be closed; thded over to a

xclusively  aped in various

r, depending stage,  for  ex

more of the apresent each 

easures and Flood

hases/Stage

project man

, create a proobilised, a prake shape. Thdea  is  testedhase  3,  the  pis  underwa

planning ande project teaa client. 

pplicable  to  stages, listed

mainly on prxample,  is  o

above stages.stage  (show

d Proofing 

es 

nagers norma

oduct or struroject team ihe second phd, and,  if  sucplans  and  deay.  Monitorind/or design, aam disbands, 

Phase  2: d below.  

roject type oroften  include

. In the guidewn below)  in 

May 2010

ally divide 

ucture, or s formed, ase is the ccessful, a esigns  are ng  during and make accounts 

 

Planning/ 

r country‐ed  in  the 

elines this the page 

Page 154: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  App. 5 ‐ 2  May 2010

Phase 2 contains all of the following five stages:  a) Preliminary/pre‐feasibility study  A pre‐feasibility study is the precursor to a feasibility and design study. Its main purpose is  to decide whether  it  is worthwhile  to proceed  to  the  feasibility  study  stage  and  to ensure there is a sound basis for undertaking a feasibility study.   A pre‐feasibility study generally includes: 

Definition of achievable project outcomes; 

Analysis of  the development  situation and  constraints  the project  is  to address based on collected data; 

Identification  of  related  (government  and  other  stakeholder)  policies,  programs  and activities; 

Preliminary assessment of the viability of alternative approaches; and 

Preliminary  identification  of  likely  risks  to  feasibility  and  benefits  (including  risks  to sustainability). 

 b) Feasibility study and overall planning  If  a  project  is  considered  to  be  feasible  based  on  the  pre‐feasibility  study,  a more thorough  feasibility  study  can  begin.  A  feasibility  study  defines  the  project  and  its objectives in detail, and looks at these various forms of feasibility:  

Technical feasibility:    Can the measures technically be realised in the local context? 

Operational feasibility:  Are the measures to be implemented manageable by the local          people? 

Economic feasibility:   Is the cost‐benefit analysis favourable? 

Social feasibility:    Are the objectives and measures socially acceptable? 

Environmental feasibility:  Are the environmental impacts acceptable? 

Political feasibility:    Will the measures be supported by those with power? 

Overall feasibility:    Will implementation of the envisaged measures result in         accomplishment of the project objectives?  Field  surveys,  hydrological  and  hydraulic  analyses  (in  flood  mitigation  projects),  social  and environmental assessments, stakeholder meetings, and costs estimates are among the basis for answering  the  above  questions.  If  the  answers  are  positive,  the  operations/management structure and management method can be defined, and any initial planning can be detailed.  c) Preliminary design  

If  a  project  is  deemed  feasible,  the  preliminary  design  stage  can  start.  This  stage focuses on the technical measures, as follows: 

Site  surveys and  investigations and  computer modelling provide  the data  for preliminary design criteria; 

The design criteria can be translated into the preliminary design of structures and measures in an  integrated and balanced  system  in which  the envisaged management activities are linked to one another; 

The cost‐benefit analysis (construction and operation) and analysis of environmental, social and political factors demonstrate whether the project is still viable. 

 If necessary, project planning can be adjusted based on new insights gained in this stage. 

Page 155: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  App. 5 ‐ 3  May 2010

 d) Detailed design and detailed planning  During the final design stage, the detailed architectural and engineering drawings (the blueprints) of all physical components of the project are produced. Virtually all design problems must have been  resolved before  the end of  the  final design stage. Sufficient detail must be provided by  the drawings and  the  report  to allow  reasonably accurate estimates of construction and operating costs, as well as the construction scheduling.  

e) Construction documents/bid documents  The detailed designs and construction scheduling are incorporated in construction documents  and  bid  specifications,  giving  the  contractors  the  information  they need for construction.    Where sections of the guidelines refer to other than the above‐described phases (e.g. the construction or monitoring phase), the following symbol is used.           

Page 156: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the
Page 157: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the

MRC Flood Management and Mitigation Programme Component 2: Structural Measures and Flood Proofing 

 

Guidelines Flood Risk Assessment  App. 6 ‐ 1  May 2010

Appendix 6  Flow Chart to Create Flood Maps with a GIS  

   

METHODOLOGY TO CREATE FLOOD MAPS WITH ARCGIS BASED ON ISIS HYDROLOGICAL MODELING RESULTSLegend:

Notes: This diagram assumes the creation of separate layers for Cambodia and Viet Nam.

●●

To create water level or water depth maps on the basis of output of the hydrological model (ISIS), the full diagram needs to be followed.Is the ISIS node information already transferred to the GIS and are the water levels already included in the Access tabel (.mdb; see A-7), than only the lower grey section needs to be followed for mapping of a different level/ depth.

If the ISIS schematisation changes, the whole diagram has to be followed again.For water levels not yet included in Access, both grey areas need to be redone.

B-13

C-1

C-3

ISIS node names (ID's) and coordinates of

reservoir and cross-section nodes

(.csv)

ISIS node names (ID's) and water levels

(e.g. for return periods or scenarios)

(.csv)

ISIS polylines of river cross-sections

(.shp)

ISIS polygons of reservoirs

(.shp)

Import and cleanin Excel and transfer to

Access

Import and cleanin Excel and transfer to

Access

ISIS node names (ID's), type,

coordinates, location and w.l.'s in one table

(.mdb)

Combine in e.g. Access using queries

Add to ArcGIS project and clean

Add to ArcGIS project and clean

Import in ArcGIS, georeference and save in

shape-format (.shp)

Split in Reservoir and (River) Cross-section

points layers for Camb. & Vietn.

ISIS reservoir nodes (names, location and

w.l.'s) of Camb.(.shp)

ISIS cross-section nodes (names,

location and w.l.'s) of Camb.(.shp)

ISIS reservoir nodes (names, location and

w.l.'s) of Viet Nam(.shp)

Base data originating from

ISIS or MRC

Derived or created data by

FMMP-C2

Performed action on data

Draw 150 m buffer polygons around

polylines

Assign data of nodewithin polygon to polygon

('spatial join'); remove poly-gons with >1 node inside

Assign data of nodewithin buffer to buffer ('spatial join'); remove buffers with >1

node inside

Import and process in e.g. MatLab ('return

period' data)

Assign data of bufferto cross-section polylines;

remove polylines without node data

ISIS cross-section polylines in Viet Nam

with node ID and water levels(.shp)

ISIS cross-section polylines in Camb. with

node ID and water levels(.shp)

Convert polylines to points (e.g. 15 points/

polyline)

Convert polygons to points (e.g. 15 points /

polygon)

Put all points (original nodes + derived points)

in one layer

ISIS nodes, polyline points (and polygon points) in Viet Nam

with node ID and w.l.'s(.shp)

ISIS nodes, polyline points (and polygon

points) in Camb. with node ID and w.l.'s

(.shp)

Convert polygons to rasters using required

water level value

Create raster of requiredw.l. by interpolation (cell size as DTM); check ISIS whether

to use all points

Rectangular area (raster) containing

focal area in Camb. with w.l.'s

(.adf)

Rectangular area (raster) containing

focal area in Viet Nam with w.l.'s

(.adf)

Superimpose reservoir raster on point-based

raster (using 'con')

Remove the raster outside the focal areas

('mask')

Files/ processes to be updated when new w.l.-values become available (whole scheme when ISIS configuration changes)

DTM: 50m or 100m cells, vert. accuracy ±

0.5 m (?)(.adf)

Subtract DTM from focal area rasters

A-1

A-2

B-4

B-3

B-2B-1

A-7

A-6

A-5

A-4

A-3

B-5B-7

B-6B-8

(B-11)

(B-12) (B-10)(B-9)

B-15

B-17

(B-16)

C-7

C-5

B-14C-4

C-6

C-2

C-13

C-10

C-8Focal area (raster) in

Camb. with w.l.'s(.adf)

Focal area (raster) in Viet Nam with w.l.'s

(.adf)

C-9

Focal area (raster) in Camb. with water

depths(.adf)

Focal area (raster) in Viet Nam with water

depths(.adf)

ISIS reservoir polygons in Camb. with

node ID and water levels(.shp)

ISIS reservoir polygonsin Viet Nam with node

ID and water levels(.shp)

C-11

C-12

Section CCreation of

flooding maps

Section BCreation of

spatial data set

Section ATransfer of ISIS water levelsinto 'georeferenceable' table

ISIS reservoirs (raster) in Viet Nam with w.l.'s

(.adf)

ISIS reservoirs (raster) in Camb. with w.l.'s

(.adf)

Mask of focal area in Camb.(.shp)

Mask of focal area in Viet Nam

(.shp)

ISIS cross-section nodes (names,

location and w.l.'s) of Viet Nam

(.shp)

A-5: step(B-11): optional step, depending on base data set

Page 158: V3A BPG FRA final FMMP 20131213OK...Final Report, Volume 3A “Best Practice Guidelines for Flood Risk Assessment”. 158 pp. Opinions and interpretations expressed are those of the